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含碳纳米管的浸润剂对碳纤维/环氧树脂界面作用研究

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发表于 2022-4-19 21:27:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
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雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
    近年来，碳纳米管（CNTs）在纤维增强复合材料中作为第二增强相已成为研究热点。纤维增强树脂基复合材料的性能很大程度取决于纤维/树脂的界面性能，碳纳米管力学性能优异、表面积和长径比大，可以在纤维/树脂界面区域实现局部增强，因此成为提升复合材料性能的新途径。如何将CNTs应用于复合材料界面处，使CNTs优异的机械性能得以发挥成为研究热点与难点。    本文首先针对碳纤维增强体，研制了含CNTs的纤维浸润剂，研究内容包括浸润剂组分、CNTs浓度和浸润工艺等对碳纤维表面CNTs富集状态影响，确定最佳浸润剂配方、CNTs浓度及浸渍工艺，以实现CNTs在纤维表面富集的均匀性和稳定性；其次，采用单丝断裂法和短梁剪切法分别考察了不同浸渍次数下，羧基化CNTs浸润剂、羟基化CNTs浸润剂对三种碳纤维（T700碳纤维，T300碳纤维，国产碳纤维CF3-TZ）/环氧树脂界面性能的影响，并且结合SEM、AFM、DCA及IR等分析测试手段考察了浸润前后纤维表面粗糙度、接触角及特征官能团等因素的变化，对比分析了两种CNTs浸润剂对碳纤维/环氧树脂界面作用的增强机制。     研究结果表明，非离子表面活性剂Triton X-100虽然可提高浸润剂中CNTs含量，但会导致碳纤维复合材料界面性能显著降低，故含CNTs的浸润剂只采用去离子水作为分散剂，其CNTs稳定分散的最大含量为0.05%。为提高碳纤维表面CNTs的含量，采用多次浸渍的方法对浸润工艺进行改进，工艺优化后纤维表面碳管富集量提高明显且有较好的附着稳定性。多次浸渍后羧基化和羟基化CNTs浸润剂对纤维/环氧树脂界面产生不同作用：羧基化CNTs浸润剂能改善T700、T300碳纤维/环氧树脂的界面性能，但会降低CF3-TZ碳纤维/环氧树脂界面性能；羟基化CNTs浸润剂可提高T300、CF3-TZ碳纤维/环氧树脂界面性能，但会降低T700碳纤维/环氧树脂界面性能。机理分析表明：羧基化CNTs和羟基化CNTs会改变碳纤维的表面粗糙度和与树脂的浸润性，并与纤维表面上浆剂发生化学作用，从而改变了树脂与纤维的粘结程度，而这种物理化学作用程度受纤维种类和浸渍次数影响显著，造成CNTs对不同体系界面的增强效果差异明显。
碳纳米管, 纳米管, 浸润, 环氧树脂, 界面

天涯海角也要找到Ni：含碳纳米管的浸润剂对碳纤维/环氧树脂界面作用研究





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