纳米改性的环氧树脂及其与碳纤维的复合

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1、硕士学位论文题目纳米改性的环氧树脂及其与碳纤维的复合’，tTHEEPOXY’RERINSMODIFIEDBYNANOPARTICLESANDTHEIRCOMPLEXATl0NWITHCARBONFIBRE学位申请人：谢晓锐导师姓名：易菊珍博士张黎明教授专业名称：高分子化学与物理答辩委员会主席：易z孓委员：7东地童韧吻二零零七年六月巾由大学磋士学位艳文纳米改性的环氧树脂及其与碳纤维的复合谢晓锐导师：易菊珍博士张黎明教授摘要碳纤维，环氧树脂复合材料在运动器材、航空航天、国防军工等领域有广阔的应羯前景。为了提高该类复合榜

2、料的韧性和强痰，本论文采翔碳纳米管和纳米si02粒子对其进行改性研究。为了优选出适用的纳米增强荆，本论文曹先采用三辊研蘑、高速搅拌积超声波相结合的方法，将纳米粒子分散于环氧树脂中，再经程序固化，制备纳米粒子／环氧楗l旨浇铸体，并对英力学性能迸行授l试。实验中，预选豹纳米增强裁包括三种碳纳米管(CNT-L、CNT-S和AlignedAligned-CNT)和五种纳米Si02粒子(sPl-5502、SPl—5702、A200、HL200和HB215)。通过研究发现，长型碳纳米管(CNT-L)对环氧树腊的综合改性效果优于

3、短裂碳纳米管(CNT-S)和取向行碳纳米管(Aligned．cNT)：经SPI．5702改性后的环氧树脂具有最好的冲表性能，颟经A200和HB215改性看豹强氧树膳具有较好豹弯曲模爨和j孛击强度。在此基础上，采用非等温DSC法研究了纳米增强剂对环氧树脂固化动力学的影响，确定了肖关固化工艺。将优选出的CNT-L和纳米Si(h粒子，配制成树脂分散液，结合实际生产工艺，铡备了纳米改性碳纤维／嚣氧树脂复合材料，并对其层闰剪切性熊霸抗弯曲性能进行测试。结果发现，型号为HB215的纳米Si02粒子对碳纤维／环氧树脂复合材料的政

4、性效果最好，3％的添加量可以掇嵩6％班上的层阀剪切强度。进一步性能测试结累表明，3％HB215可以使碳纤维／环氧树腊复合材料的冲击中出大学疆圭学位论交强度提高10％，Tg提商9℃，复合材料中树脂与碳纤维的粘结性得到加强。将含3％HB215豹碳纾雏，环氧榜l蓦复合辛才耨裁藏中空管释帮囊行车前叉送行蓠叉性能测试，结果发现，中空管件承爨压向负荷的能力和刚性得到了提商；前叉盼受压尉性瞧裁、挠受耱破坏性§§秘撬洚专链怒炎努，其中，各囱匿l趣剐经衰减比得到了明显的改善。采用透射电镜研究了HB215在树脂液中的分散稳定性，发现其

5、储存稳定期可达两周以上，能够满足工业上的威用要求。关键词：环飙树脂；碳纤维；复合材料；纳米Si02；碳纳米管；Ⅱ中山大学硕士学位论文THEEPOXYRERINSMODIFIEDBY八㈧OPARTICLESANDTHEIRCON互PLEXATIONWITHCARBONFIBI之EXieXiaoruiSupervisor：Dr．YiJuzhen，Prof．ZhangLimingAbstractCarbonfibre／epoxyresincompositeshavemanypotentialapplicationsint

6、heareaofsportequipment，aeronauticsandarchitecturalengineering．Inordertoimprovetheirtoughnessandstrength，carbonnanotubeandSi02nanoparticlewereusedinthisworktomodifythecarbonfibre／epoxyresincomposites．Toselectthesuitablenanosizereinforcingagentsforthecarbonfibre

7、／epoxyresincomposites．threekindsofcarbonnanotubesincludingCNT．L，CNT．SandAlignedCNTaswellasfivekindsofSi02nanoparticleincludingSP1．5502，SP1．5702，A200，HL200andHB215werefirsttydispersedrespectivelyintheepoxyresinbythecombinedmethodsofthree．rollpiercing．highspeeds

8、tirrillgandultrasonicvibration．Atierthat，thecastingswereobtainedviacuringheatingthemixtureandtheirmechanicalpropertieswereinvestigated．Theresultsshowedthattheintroductionofthelongc