多壁碳纳米管改性玻纤/环氧树脂复合材料的制备及力学性能

摘要

为了充分利用碳纳米管(CNTs)优异的力学性能优势来进一步提高玻纤/环氧树脂复合材料的模量,本文提出了两种将CNTs引入复合材料的方法.第一种方法:将多壁碳纳米管(MWCNTs),通过超声、高速剪切和三辊机碾压等方法分散在低粘度的环氧树脂中,制备MWCNTs/环氧树脂复合材料基体,但是碳纳米管的引入,使得树脂的拉伸强度在CNTs含量超过1wt％后呈下降趋势,模量的增加也不明显,最终导致制备的MWCNTs/玻纤/环氧树脂复合材料改性效果并不理想.第二种方法:在高压静电场下,将碳纳米管直接附着在玻纤丝束表面,通过电场实现CNTs的定向附着,用得到的改性丝束与环氧树脂复合,制备复合材料.实验结果显示,这种新方法制得的玻纤丝束的力学性能得到了明显的改善,模量提高了近30％,相应的复合材料力学性能也得到明显提高.接下来又采用扫描电子显微镜(SEM)观察了碳纳米管在树脂中的分散状态以及力学试样的断口形貌.通过对比发现,在同等MWCNTs添加量的前提下,用第一种方法制备的玻纤增强树脂基复合材料的模量提高了不到10％,而第二种方法提高了21％.第二种方法更为有效.