vgcf的表面处理及vgcfsmpu复合材料性能的研究

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1、浙江理工大学硕士学位论文VGCF的表面处理及VGCF／SMPU复合材料性能的研究摘要形状记忆聚氨酯(SMPU)因具有热致形状记忆特性而引起世界各国的极大兴趣，自20世纪80年代以来迅速发展成为一种新型的功能材料。但由于其还存在着力学性能差特别是强度不高，耐热、抗静电等性能差的问题，且目前主要依靠加热实现其形状记忆特性，而热致形状回复存在着热量不易定量控制、在某些特殊场合热量无法到达受控部位等不足，限制了其进一步的应用。本文的目的是为了改善SMPU存在的不足，利用成本较低的气相生长碳纤维(VGCF)优良的力学性能、电学性能和热学性能，制备VGCF／SMPU复合材料，以期在提高SMPU

2、力学性能的同时，不但可以提高SMPU的抗静电性能，而且可以获得电致感应形状记忆功能，以扩大SMPU的应用范围。由于VGCF／SMPU复合材料良好性能的发挥，必须建立VGCF在SMPU中的良好分散性。因此，为了制备具有良好复合效应的VGCF／SMPU复合材料，本文首先针对VGCF极易团聚及与树脂基体界面结合能力较差的难题，通过分析比较后采用H202．浓HN03一--步法对VGCF进行表面处理，并对表面处理前后VGCF的结构及性能变化进行了测试研究。发现经过二步法表面改性处理后VGCF的结构并未发生明显变化，并且表面接枝了羧基、羟基等含氧基团，基团总量从未经处理VGCF的0．56wt％

3、增加到9．7wt％；在溶剂中的分散性、分散稳定性、在树脂基体中的分散性及与树脂基体的界面结合能力均得到一定程度的提高，表明本研究中采用的用H202．浓HN03二步法对VGCF进行表面改性处理对制备VGCF／SMPU复合材料具有有效性。通过对比分析，选择了NMP作为溶剂，并采用溶液混合法制备了VGCF／SMPU复合材料。研究发现表面处理VGCF增强SMPU复合材料，其拉伸强度，储能模量得到较大程度提高，当VGCF含量达12wt％时复合材料的拉伸强度比纯SMPU提高了100．8％，拉伸弹性模量提高了519．8％；并在一定程度上提高了复合材料的热稳定性；SMPU复合表面改性处理前后的VG

4、CF后，SMPU的结晶度均有一定的降低，但经过表面改性处理的VGCF对SMPU的结晶度破化程度比未经处理的VGCF破坏程度小；SMPU与表面处理的VGCF复合后，疋有所提高，当VGCF含量达删时复合材料疋比纯SⅧU提高了15℃；表面处理VGCF增强SMPU复合材料的导电性比未处理VGCF增强SMPU复合材料有一定程度下降，表面处理VGCF含量为12wt％时复合材料电导率达0．147S／cm。浙江理工大学硕士学位论文VGCF与SMPU复合后，复合材料的形状回复率随着VGCF含量的增加而下降，并随着循环测试次数的增加而下降；改性VGCF增强SMPU复合材料的形状固定率得到一定程度提高，

5、而且相同条件下复合材料的相邻两次间形状回复率均随循环次数的增加而增加。12wt％改性处理VGCF增强SMPU的复合材料具备85．5％的第一次通电形状回复率(噩J，第二次通电回复率(R，(2))达90．5％，基本证实制备具有良好力学性能的同时，兼具电致感应形状记忆功能的VGCF／SMPU复合材料具有可行性。关键词：气相生长碳纤维；形状记忆聚氨酯；表面改性；复合材料Ⅱ浙江理工大学硕士学位论文SurfacetreatmentofVaporGrownCarbonFiberandthepropertiesofVaporGrownCarbonFiber／ShapeMemoryPolyureth

6、anecompositesAbstractShapememorypolyurethane(SMPL0hasbeenofgreat妇restbecauseofitsthermallyactuatedshapememorycharacteristics，anddevelopsintoanovelclassoffunctionalmaterialsrapidlysincethe1980s．However,SMPUhaveissuesofrelativelypoormechanicalpropertyespeciallythelowstrength,poorthermalresistanc

7、e，poorantistaticproperty,ere．Furthermore，mostoftheSMPUreportedmainlyuseheattoachieveshapememorycharacteristiccurrently,whereasthermalsensitiveshaperecoveryhasissuesofdifficultquantitativelycontrolofhe她unaccessiblecontrolledpositionofhea