基于巰基-烯點(diǎn)擊化學(xué)制備碳納米管接枝碳纖維多尺度增強(qiáng)體及其增強(qiáng)機(jī)理研究.pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類(lèi)號(hào)：TQ327.3學(xué)號(hào)：130085204018南昌航空大學(xué)南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文（專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生）基于巰基基于巰基烯點(diǎn)擊化學(xué)制備碳納米管接枝碳纖維多尺度增強(qiáng)體及其增強(qiáng)機(jī)理研究烯點(diǎn)擊化學(xué)制備碳納米管接枝碳纖維多尺度增強(qiáng)體及其增強(qiáng)機(jī)理研究碩士研究生：秦小康導(dǎo)師：熊磊副教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：材料工程所在單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2015年11月授予學(xué)位單位：南昌航空大學(xué)南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文摘

2、要I摘要碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料因其具有比強(qiáng)度高、比模量高等優(yōu)異的性能，廣泛用于航空航天領(lǐng)域。但由于碳纖維表面光滑，表面惰性大，與樹(shù)脂基體粘接性能差，易受沖擊損傷。為充分發(fā)揮碳纖維優(yōu)異的力學(xué)性能，必須對(duì)碳纖維表面進(jìn)行改性。本文基于巰基烯點(diǎn)擊化學(xué)制備出碳納米管接枝碳纖維多尺度增強(qiáng)體并對(duì)其增強(qiáng)機(jī)理進(jìn)行研究。利用傅里葉紅外光譜、X射線光電子能譜和熱重等分別對(duì)改性前后碳纖維和碳納米管表面官能團(tuán)種類(lèi)、表面元素種類(lèi)和含量、接枝率進(jìn)行表征；然后以這類(lèi)

3、新型多尺度增強(qiáng)體為增強(qiáng)材料，以環(huán)氧樹(shù)脂為基體材料，利用熱壓成型的方法制備出復(fù)合材料，并對(duì)其力學(xué)性能和斷口形貌進(jìn)行表征，研究這類(lèi)新型增強(qiáng)體的增強(qiáng)機(jī)理。具體研究?jī)?nèi)容如下：1.利用濃HNO3和濃H2SO4對(duì)碳纖維氧化處理，使其表面產(chǎn)生OH、COOH等活性基團(tuán)，然后將γ巰丙基三甲氧基硅烷（KH590）在酸性條件下水解，水解后的OH與碳纖維表面的OH在高溫下縮合，從而制備出巰基功能化的碳纖維并對(duì)其進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，KH590已成功接枝到碳纖

4、維表面，且接枝率約為2.17%；2.本文利用兩種不同類(lèi)型的雙鍵，丙烯酸酯類(lèi)雙鍵和乙烯基醚類(lèi)雙鍵功能化碳納米管，丙烯酸酯類(lèi)雙鍵選擇γ（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570），乙烯基醚類(lèi)雙鍵為烯丙基縮水甘油醚（AGE）。首先，利用HNO3和H2O2對(duì)碳納米管進(jìn)行氧化處理，在其表面引入OH、COOH等活性基團(tuán)；然后，將γ（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570）在酸性條件下水解，水解后的OH與碳納米管表面的OH在高溫下縮合，從而制備

5、出KH570功能化的碳納米管并對(duì)其進(jìn)行表征。同法可制得γ氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）功能化的碳納米管，在碳納米管表面引入NH2，然后利用NH2與環(huán)氧基團(tuán)的反應(yīng)將烯丙基縮水甘油醚中的雙鍵引入碳納米管表面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，KH570和AGE均已成功接枝到碳納米管表面，接枝率分別為6.39%和7.86%；3.巰基烯點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)機(jī)理取決于雙鍵類(lèi)型，本文設(shè)計(jì)出三種不同類(lèi)型的巰基烯反應(yīng)體系，并研究其反應(yīng)機(jī)理。以NN二甲基甲酰胺為溶劑，安息香雙甲醚