碳纳米管-玻纤/环氧层板真空灌注工艺及力学性能研究

admin · 发表于 2023-10-18 08:12:44

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随着真空灌注工艺在船体、汽车、风机叶片等领域的广泛应用，碳纳米管(CNT)-玻璃纤维/环氧树脂作为新型的真空灌注材料体系开始受到关注。高性能CNT-树脂基复合材料制备的关键是保证CNT在复合材料内部有良好的分散和取向，最大限度的发挥CNT承载体的作用，因此其成型过程的控制十分重要。CNT在工艺过程中的分散、取向以及对复合材料层板的增强效果和增强机制成为研究的重点。本文针对真空灌注工艺下CNT-玻璃纤维/环氧树脂材料体系，重点考察了不同灌注工艺下CNT对层板性能的影响，分析了工艺和CNT对层板性能的影响机制，研究结果对CNT-玻纤/环氧树脂真空灌注工艺的推广使用有重要的参考价值。首先通过超声振荡和超声破碎分散方法，对比了分散前后CNT的形貌及CNT对树脂固化反应、流变特性、耐温性、力学性能等方面的影响，为真空灌注工艺条件的制定和研究CNT对玻璃纤维复合材料的增强作用提供必要的数据。然后，使用超声振荡分散的CNT/环氧树脂，通过普通灌注工艺、超声波辅助真空灌注工艺、双真空灌注工艺等方法制备了单向纤维织物和多轴向纤维织物层板，研究了层板的成型质量、力学性能以及纤维/树脂界面的粘结情况，在此基础上分析了不同灌注工艺对CNT增强作用的影响。最后，使用超声破碎分散的CNT/环氧树脂，通过普通灌注工艺和双真空灌注工艺制备了单向纤维织物复合材料层板，研究了层板的成型质量、力学性能以及纤维/树脂界面粘结情况，对比了两种超声分散工艺下层板性能的差异以及产生差异的原因。研究结果表明：CNT增加了树脂的黏度，加速了树脂的固化反应，但是变化幅度不明显，对树脂的工艺性影响不大，同时对树脂力学性能和耐温性有改善效果；超声波辅助真空灌注工艺减小了层板的内部缺陷，提高了层板的力学性能，双真空灌注工艺减小了层板内部缺陷，并通过CNT增强了树脂/纤维界面粘结性能，层板性能增加更加明显；同时还发现CNT的分布和增强效果与织物的结构有关。

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