表面官能化對碳納米管/環氧復合材料玻璃化轉變溫度及韌性的影響*

蔣　彩，張鑒煒，尚新龍，林少鋒，鞠　蘇，江大志

(國防科技大學 航天科學與工程學院， 湖南 長沙　410073)

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表面官能化對碳納米管/環氧復合材料玻璃化轉變溫度及韌性的影響*

蔣彩，張鑒煒，尚新龍，林少鋒，鞠蘇，江大志

(國防科技大學 航天科學與工程學院， 湖南 長沙410073)

摘要：通過碳納米管的不同表面官能化，構造其與環氧樹脂的不同界面。采用動態機械性能分析研究不同表面官能化碳納米管對環氧樹脂復合材料玻璃化轉變溫度的影響；采用擺錘沖擊試驗研究環氧樹脂復合材料的韌性。結果表明：與純環氧樹脂相比，氨基化碳納米管/環氧樹脂復合材料的玻璃化轉變溫度升高，而羧基化碳納米管/環氧樹脂復合材料的玻璃化轉變溫度反而有所下降；碳納米管/環氧樹脂復合材料的沖擊強度相比純環氧樹脂均提高了近一倍。復合材料性能的這些變化規律主要歸因于不同表面官能化碳納米管與環氧樹脂基體間形成了不同的界面。

關鍵詞：碳納米管；表面官能化；環氧樹脂；界面；玻璃化轉變溫度；韌性

碳納米管(Carbon NanoTubes, CNTs)具有獨特的表面效應和尺度效應，極高的彈性模量和拉伸強度，優異的導電、導熱等性能，在聚合物改性中得到了廣泛應用[1-4]。在聚合物中加入CNTs，一方面，CNTs尺寸與聚合物分子鏈段尺寸相當[5]，能減緩甚至阻止聚合物分子鏈段的運動，改變體系對溫度的響應，提高聚合物的玻璃化轉變溫度Tg[6-8]；另一方面，CNTs具有較大的長徑比，在聚合物承受沖擊載荷時能有效傳遞應力，并通過裂紋偏轉、斷裂、拔出等機制吸收能量，提高聚合物材料的韌性[9]。……