纳米材料对环氧树脂增强作用的研究

论文题目: 纳米材料对环氧树脂增强作用的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 材料加工工程

作者: 高岩

导师: 王振家

关键词: 环氧树脂,多壁碳纳米管,纳米氧化铝,复合材料

文献来源: 清华大学

发表年度: 2005

论文摘要: 为了强化环氧树脂,并提高其摩擦学性能,本文采用粒状的纳米氧化铝和线状的多壁碳纳米管作为填料增强环氧树脂。采用原位复合法制备纳米材料增强环氧树脂复合材料。对复合材料的观察和试验表明:用 α 纳米氧化铝增强环氧树脂,当添加 10%时复合材料的耐磨性能及其与碳钢的结合强度最好,分别提高到普通环氧树脂的 158.0%和 144.1%。用 γ 纳米氧化铝增强环氧树脂,当添加 8%时复合材料的耐磨性能最好,为普通环氧树脂的 260.0%;当添加 3%时复合材料与碳钢的结合强度最高,为普通环氧树脂的 209.2%;当复合材料固化温度为 100℃时耐磨性能最好。用未酸处理多壁碳纳米管增强环氧树脂,当添加 5% 时复合材料耐磨性能和拉伸强度最好,分别为普通环氧树脂的 214.1%和 228.9%;当添加0.5%时复合材料的弹性模量和伸长率最大,分别为普通环氧树脂的 187.1%和 133.5%。用酸处理多壁碳纳米管增强环氧树脂,当添加 5% 时复合材料耐磨性能、拉伸强度和弹性模量最好,分别为普通环氧树脂的 272.55%、303.3%和 226.6%;添加 1%时复合材料断裂延伸率最大,为普通环氧树脂的158.7%;添加 0.5%时复合材料与碳钢的结合强度最高,为普通环氧树脂的 180.0%。用扫描电镜观察时发现,随线状多壁碳纳米管含量提高,复合材料裂纹率下降。试验结果表明,线状碳纳米管和粒状纳米氧化铝都可以增强环氧树脂基体。增强的机理是具有大比表面积的纳米材料 ‘钉扎’在环氧树脂基体中,作为‘节点’增强了树脂类交联网状结构。特别是酸处理碳纳米管,由于具有链状结构且其管壁上具有无机官能团,因此吸附了环氧树脂基体中的大分子链,参与形成并加固了环氧树脂自身大分子网状结构,使得应力大大分散,减少了树脂中的微裂纹,提高了复合材料的强韧性。

论文目录:

第1章引 言

1.1 课题的背景和意义

1.1.1 环氧树脂及其常规增强手段的研究现状

1.1.2 环氧树脂及其无机纳米粒子增强手段的研究现状

1.1.3 纳米氧化铝及其应用现状

1.1.4 碳纳米管应用研究现状

1.2 问题的提出

1.3 研究技术路线

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 研究技术路线

第2章 实验方法

2.1 实验方法和材料制备

2.1.1 环氧树脂的固化原理及相关内容

2.1.2 纳米氧化铝/环氧树脂复合材料的制备

2.1.3 碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备

2.1.4 原始涂层的制作

2.2 分析试验方法以及所用试样的制备

2.2.1 复合材料微观结构分析方法与试样的制备

2.2.2 摩擦磨损实验方法及其试样的制备

2.2.3 结合性能试验方法与拉伸试棒的制作

2.2.4 拉伸性能试验方法

2.3 试剂和仪器

2.3.1 主要试剂

2.3.2 仪器

第3章 纳米氧化铝/环氧树脂复合材料

3.1 本章前言

3.2 纳米氧化铝/环氧树脂复合材料微观结构分析

3.2.1 α纳米氧化铝/环氧树脂复合材料微观组织分析

3.2.2 γ纳米氧化铝/环氧树脂复合材料微观组织分析

3.2.3 α纳米氧化铝/环氧树脂复合材料与γ纳米氧化铝/环氧树复合材料微观组织比较

3.3 纳米氧化铝/环氧树脂复合材料耐磨性能分析

3.3.1 填充比例对α纳米氧化铝/环氧树脂复合材料摩擦学性能的影响

3.3.2 填充比例对γ纳米氧化铝/环氧树脂复合材料摩擦学性能的影响

3.3.3 α纳米氧化铝/环氧树脂复合材料与γ纳米氧化铝/环氧树脂复合材料耐磨损性能比较

3.3.4 不同固化温度下γ纳米氧化铝/环氧树脂复合材料耐磨性能分析

3.4 纳米氧化铝与环氧树脂复合材料力学性能分析

3.4.1 α纳米氧化铝/环氧树脂复合材料与碳钢结合强度

3.4.2 γ纳米氧化铝/环氧树脂复合材料与碳钢结合强度

3.4.3 α纳米氧化铝/环氧树脂复合材料与γ纳米氧化铝/环氧树复合材料与碳钢结合强度的比较

3.5 本章小节

第4 章碳纳米管/环氧树脂复合材料

4.1 本章前言

4.2 碳纳米管对环氧树脂的结合状况分析

4.2.1 碳纳米管/环氧树脂复合材料显微结构

4.2.2 碳纳米管对环氧树脂化学结构的影响

4.3 碳纳米管/环氧树脂复合材料的摩擦学性能

4.3.1 未酸处理碳纳米管/环氧树脂复合材料耐磨性能分析

4.3.2 酸处理碳纳米管/环氧树脂复合材料耐磨性能分析

4.3.3 酸处理碳纳米管/环氧树脂复合材料与未酸处理碳纳米管/环氧树脂复合材料耐磨性能比较

4.4 碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸性能分析

4.4.1 未酸处理碳纳米管/环氧树脂复合材料拉伸性能分析

4.4.2 酸处理碳纳米管/环氧树脂复合材料拉伸性能分析

4.4.3 酸处理碳纳米管/环氧树脂复合材料与未酸处理碳纳米管/环氧树脂复合材料拉伸性能比较

4.5 碳纳米管/环氧树脂复合材料与碳钢的结合性能分析

4.5.1 未酸处理碳纳米管/环氧树脂复合材料与碳钢结合性能分析

4.5.2 酸处理碳纳米管/环氧树脂复合材料与碳钢结合性能分析

4.5.3 酸处理碳纳米管/环氧树脂复合材料与未酸处理碳纳米管/环氧树脂复合材料与碳钢结合性能比较

4.6 碳纳米管/环氧树脂复合材料的硬度

4.7 本章小节

第5章 纳米材料对环氧树脂增强效果比较及机理分析

5.1 本章前言

5.2 线状碳纳米管与粒状纳米氧化铝对环氧树脂部分性能增强效果比较

5.2.1 复合材料摩擦磨损性能比较

5.2.2 复合材料与碳钢结合性能比较

5.3 线状碳纳米管与粒状纳米氧化铝对环氧树脂增强机理分析

5.3.1 ‘钉扎’对环氧树脂的增强效果

5.3.2 环氧树脂表面微裂纹的减少

5.4 本章小节

第6章 结论

致谢

声明

附录A 计算磨损量的MatLab 程序清单

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

发布时间: 2006-06-29

参考文献

• [1].多壁碳纳米管/环氧树脂的碳纳米管复合材料制备方法及其基本性能研究[D]. 杨科.广州大学2016
• [2].金属化合物内填充碳纳米管/环氧树脂多孔薄膜的研究[D]. 吴强.苏州大学2016
• [3].纳米材料增强水泥基复合材料初探[D]. 刘金涛.大连理工大学2012
• [4].多壁碳纳米管和纳米圈对人皮肤成纤维细胞蛋白表达的影响[D]. 张鹏.浙江大学2009
• [5].螺旋碳纳米管的制备，表征及性能研究[D]. 张洋.南京大学2011
• [6].活性碳纳米管对纤维复合材料界面及力学性能影响[D]. 李晓超.北京化工大学2011
• [7].碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料的制备及力、热性能影响机理[D]. 陈金玉.哈尔滨理工大学2014
• [8].多壁碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料的固化行为及其动态力学性能研究[D]. 李卞.上海交通大学2009
• [9].多壁碳纳米管的功能化及其与环氧树脂复合研究[D]. 林明.湖南大学2007
• [10].环氧树脂/多壁碳纳米管复合材料的制备与性能研究[D]. 董春蕾.哈尔滨理工大学2012

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• [2].氧化铝纳米颗粒改性TDE-85型环氧树脂复合材料的制备和性能研究[D]. 王科.内蒙古工业大学2007
• [3].环氧树脂基复合材料增韧改性研究[D]. 邓晓琴.中南大学2007
• [4].环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的研制[D]. 孙婷婷.哈尔滨理工大学2006
• [5].纳米及微米材料改性环氧树脂复合材料的摩擦磨损性能研究[D]. 王玉辉.吉林大学2006
• [6].环氧树脂电力、电子封装材料的制备及其性能研究[D]. 赵玉顺.重庆大学2007
• [7].多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及其力学性能研究[D]. 高新春.北京化工大学2006
• [8].纳米材料改性环氧树脂建筑结构胶的研究[D]. 陈健聪.湖南大学2006
• [9].纳米Al2O3环氧树脂复合材料性能研究与制备[D]. 任春田.吉林大学2006
• [10].有机硅改性环氧树脂的研究[D]. 屈泽华.南京工业大学2004

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