碳纳米管/玄武岩纤维多尺度复合材料的制备与性能研究
发布时间：2023-03-20 02:40
玄武岩纤维使用纯天然火山岩矿石制造,是将原料充分破碎后,放入1400℃-1500℃高温中熔融拉丝制成的新型矿物纤维。玄武岩纤维具有较高的强度和模量、加工简单、成本低、优异的耐温性和耐腐蚀性,以及突出的化学稳定性、抗紫外线和高能电磁辐射及良好的阻燃性,被认为是一种绿色的工业材料,是生产先进复合材料的理想选择。尽管玄武岩纤维的组成与玻璃纤维相似,但玄武岩纤维的性能远远优于E型玻璃纤维。玄武岩纤维表面光滑,与基体的相互作用较弱、界面结合强度较低,受到较大外载荷作用时易拔出、断裂及脱粘,另外热辐射系数高、电阻率大、耐磨性差,一定程度上影响玄武岩纤维的应用。为满足应用性能要求,需要进行改性处理来提高界面粘结强度和实现多功能性。将纳米尺度的碳纳米管加入到玄武岩纤维/乙烯基酯树脂复合材料体系,通过复合效应、多尺度效应及界面效应等显著改善界面性能,并可提高材料的热性能、电学性能及耐磨性,实现玄武岩纤维增强多尺度复合材料的高性能化及多功能化,符合当前先进复合材料发展的趋势。本文首先对碳纳米管进行功能化处理,然后将其引入到复合材料中。主要在玄武岩纤维的表面和乙烯基酯树脂基体中加入羧基化碳纳米管和偶联剂改性...
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1.2 玄武岩纤维的性能
1.3 玄武岩纤维的表面改性研究
1.4 复合材料界面理论
1.4.1 界面结合方式
1.4.2 复合材料的界面效应
1.4.3 复合材料的界面理论
1.5 玄武岩纤维增强多尺度杂化复合材料的研究进展
1.6 主要研究内容
第2章 碳纳米管的表面处理及表征
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 原料及试剂
2.2.2 实验设备
2.2.3 碳纳米管的偶联化
2.2.4 表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 碳纳米管红外光谱
2.3.2 反应机理分析
2.3.3 分散稳定性
2.3.4 MWCNTs的表面形貌
2.4 本章小结
第3章 碳纳米管/玄武岩纤维接枝多尺度复合材料的制备与性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 原料及试剂
3.2.2 实验设备
3.2.3 多尺度复合材料的制备
3.2.4 玄武岩纤维表面及其本体性能的表征
3.2.5 多尺度增强体的界面剪切强度测试
3.2.6 多尺度复合材料力学性能表征
3.2.7 多尺度复合材料热失重测试
3.2.8 多尺度复合材料热膨胀系数分析
3.3 结果与讨论
3.3.1 玄武岩纤维表面化学状态表征
3.3.2 修饰玄武岩纤维多尺度增强体界面性能
3.3.3 多尺度复合材料力学性能
3.3.4 多尺度热失重分析
3.3.5 多尺度复合材料热膨胀系数分析
3.4 本章小结
第4章 碳纳米管/玄武岩纤维混杂多尺度复合材料的制备与性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料
4.2.2 实验仪器
4.2.3 混杂法制备多尺度复合材料
4.2.4 测试与表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 碳纳米管的分散
4.3.2 混杂多尺度复合材料冲击破坏断口形貌
4.3.3 混杂多尺度复合材料的弯曲强度
4.3.4 混杂多尺度复合材料的冲击强度
4.3.5 混杂多尺度复合材料热失重测试
第5章 VARTM成型碳纳米管/玄武岩纤维多尺度复合材料的制备与性能研究
5.1 引言
5.2实验
5.2.1 实验原料及仪器
5.2.2 碳纳米管/玄武岩纤维多尺度增强体制备及表征
5.2.3 碳纳米管/玄武岩纤维多尺度复合材料的制备
5.2.4 复合材料力学性能测试
5.2.5 复合材料动态机械性能分析
5.2.6 复合材料热失重测试
5.2.7 复合材料电性能分析
5.2.8 复合材料摩擦性能分析
5.3 结果与讨论
5.3.1 玄武岩纤维布表面形貌
5.3.2 玄武岩纤维布及多尺度增强体界面化学反应分析
5.3.3 增强体浸润性能分析
5.3.4 复合材料力学性能
5.3.5 复合材料断裂面表观形貌
5.3.6 复合材料动态力学性能分析
5.3.7 复合材料热失重测试
5.3.8 复合材料电性能分析
5.3.9 摩擦性能
5.4 本章小结
第6章 主要结论、创新点与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
本文编号：3766516
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1.2 玄武岩纤维的性能
1.3 玄武岩纤维的表面改性研究
1.4 复合材料界面理论
1.4.1 界面结合方式
1.4.2 复合材料的界面效应
1.4.3 复合材料的界面理论
1.5 玄武岩纤维增强多尺度杂化复合材料的研究进展
1.6 主要研究内容
第2章 碳纳米管的表面处理及表征
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 原料及试剂
2.2.2 实验设备
2.2.3 碳纳米管的偶联化
2.2.4 表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 碳纳米管红外光谱
2.3.2 反应机理分析
2.3.3 分散稳定性
2.3.4 MWCNTs的表面形貌
2.4 本章小结
第3章 碳纳米管/玄武岩纤维接枝多尺度复合材料的制备与性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 原料及试剂
3.2.2 实验设备
3.2.3 多尺度复合材料的制备
3.2.4 玄武岩纤维表面及其本体性能的表征
3.2.5 多尺度增强体的界面剪切强度测试
3.2.6 多尺度复合材料力学性能表征
3.2.7 多尺度复合材料热失重测试
3.2.8 多尺度复合材料热膨胀系数分析
3.3 结果与讨论
3.3.1 玄武岩纤维表面化学状态表征
3.3.2 修饰玄武岩纤维多尺度增强体界面性能
3.3.3 多尺度复合材料力学性能
3.3.4 多尺度热失重分析
3.3.5 多尺度复合材料热膨胀系数分析
3.4 本章小结
第4章 碳纳米管/玄武岩纤维混杂多尺度复合材料的制备与性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料
4.2.2 实验仪器
4.2.3 混杂法制备多尺度复合材料
4.2.4 测试与表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 碳纳米管的分散
4.3.2 混杂多尺度复合材料冲击破坏断口形貌
4.3.3 混杂多尺度复合材料的弯曲强度
4.3.4 混杂多尺度复合材料的冲击强度
4.3.5 混杂多尺度复合材料热失重测试
第5章 VARTM成型碳纳米管/玄武岩纤维多尺度复合材料的制备与性能研究
5.1 引言
5.2实验
5.2.1 实验原料及仪器
5.2.2 碳纳米管/玄武岩纤维多尺度增强体制备及表征
5.2.3 碳纳米管/玄武岩纤维多尺度复合材料的制备
5.2.4 复合材料力学性能测试
5.2.5 复合材料动态机械性能分析
5.2.6 复合材料热失重测试
5.2.7 复合材料电性能分析
5.2.8 复合材料摩擦性能分析
5.3 结果与讨论
5.3.1 玄武岩纤维布表面形貌
5.3.2 玄武岩纤维布及多尺度增强体界面化学反应分析
5.3.3 增强体浸润性能分析
5.3.4 复合材料力学性能
5.3.5 复合材料断裂面表观形貌
5.3.6 复合材料动态力学性能分析
5.3.7 复合材料热失重测试
5.3.8 复合材料电性能分析
5.3.9 摩擦性能
5.4 本章小结
第6章 主要结论、创新点与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
本文编号：3766516
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