碳納米管在環(huán)氧樹(shù)脂中分散方法研究.pdf

1、碳納米管是一種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和性能的碳結(jié)構(gòu)單質(zhì)，是理想的聚合物填充改性材料之一。環(huán)氧樹(shù)脂是一種性能優(yōu)良應(yīng)用廣泛的聚合物材料，但是環(huán)氧樹(shù)脂的耐疲勞性、耐熱和耐沖擊性能等較差。使用碳納米管對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改性可以制備出具有非常優(yōu)異性能的復(fù)合材料，制備的復(fù)合材料兼具二者的優(yōu)點(diǎn)，充分發(fā)揮了各自的優(yōu)異性能。由于碳納米管一般情況呈團(tuán)聚態(tài)，在復(fù)合材料制備時(shí)難于分散，這一問(wèn)題成為制備碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料時(shí)的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。目前，已有眾多學(xué)者在實(shí)驗(yàn)室里通

2、過(guò)不同的方法制備了碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，其中能夠用于工業(yè)批量化生產(chǎn)且達(dá)到較好的碳納米管分散效果的方法較少。本文以工業(yè)化生產(chǎn)為出發(fā)點(diǎn)，研究采用超聲波法和雙轉(zhuǎn)子混煉法將碳納米管分散于環(huán)氧樹(shù)脂中制備納米復(fù)合材料的工藝條件及設(shè)備改進(jìn)。
　　 采用超聲波法分散碳納米管時(shí)，針對(duì)不同黏度的環(huán)氧樹(shù)脂基體分別采用了有溶劑稀釋超聲法和無(wú)溶劑超聲波法。有溶劑超聲分散法分散碳納米管時(shí)研究了超聲波功率、超聲波處理時(shí)間、超聲波脈沖方式、超聲波處理物料

3、量等因素對(duì)碳納米管分散效果的影響，研究結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)增大超聲波功率和延長(zhǎng)超聲處理時(shí)間能夠提高碳納米管的分散效果，采用適宜的脈沖處理方式也能夠改善碳納米管分散效果，每一種規(guī)格參數(shù)的超聲波設(shè)備的處理能力都是有限的，當(dāng)處理的物料量超過(guò)其處理能力時(shí)，碳納米管的分散效果變差;無(wú)溶劑超聲法分散碳納米管時(shí)首先對(duì)超聲波設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)以滿(mǎn)足無(wú)溶劑超聲處理的使用要求，然后使用改進(jìn)后的超聲波設(shè)備研究了超聲波工藝參數(shù)對(duì)碳納米管分散效果的影響，最后依據(jù)改進(jìn)

4、后超聲波設(shè)備的實(shí)驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)了大容量超聲波分散裝置以實(shí)現(xiàn)批量化分散碳納米管。
　　 使用雙轉(zhuǎn)子混煉法將碳納米管分散到環(huán)氧樹(shù)脂中時(shí)，混煉轉(zhuǎn)速、混煉時(shí)間、混煉時(shí)的操作工藝都會(huì)影響碳納米管的分散效果。實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果顯示，一定范圍內(nèi)增大混煉轉(zhuǎn)速和混煉時(shí)間能夠改善碳納米管的分散性能和分布性能?；鞜掁D(zhuǎn)速主要影響碳納米管的分散性，提高轉(zhuǎn)速可以減小碳納米管團(tuán)聚體的體積大小;混煉時(shí)間主要影響碳納米管的分布性，延長(zhǎng)混合時(shí)間可增加納米管團(tuán)聚體在環(huán)氧樹(shù)脂