气相生长纳米碳纤维的制备及纳米碳纤维增强环树脂性能的研究
纳米碳纤维论文 结构观察论文 纳米碳纤维/环氧树脂复合材料论文 力学性能论文
论文详情
本论文以纳米碳纤维的制备与应用为背景,研究了纳米碳纤维的制备方法和工艺优化条件,对所得纳米碳纤维的形貌、微观结构进行了表征,并初步探索了添加纳米碳纤维对聚合物基复合材料的力学性能和电性能影响。 实验中采用气相生长法制备纳米碳纤维,以苯为碳源、氢气为载气、二茂铁为催化剂、含硫化合物噻吩为生长促进剂,在1150℃-1180℃制备直径均匀、纯净的纳米碳纤维。 本实验制得的纳米碳纤维宏观上主要有两种形态:薄膜状和块状。SEM及TEM观察发现,薄膜状产物主要是大量2-50nm左右的纳米碳管组成的纤维束,而块状产物主要由大量直径50-100nm的纯净纳米碳纤维组成。拉曼光谱还发现薄膜状产物中存在有单壁纳米碳管,由此可见,如果适当控制反应条件,利用气相生长法是可以制备出纯净、高质量、直径为5-15nm的多壁纳米碳管甚至单壁纳米碳管的。 实验发现,影响纳米碳纤维生成量和直径的主要因素如下:裂解温度、催化剂挥发量、噻吩体积含量以及氢气流量。其中含硫化合物噻吩的添加量对制备纯净、直径均匀、性能优良的纳米碳纤维起关键性作用。加入少量噻吩添加剂能使纳米碳纤维的生成量成倍增加,并且纳米碳纤维的直径更加细化、均匀。综合考虑纳米碳纤维生成量和直径的关系,得到了最优的工艺参数。 纳米碳纤维用在复合材料中集中于三个方面:作为材料增强体、改善材料导电性和材料的光电性能。本文利用纳米碳纤维的优良力学性能,将其作为环氧树脂的增强体,实验发现纳米碳纤维的加入明显改善了环氧树脂复合材料的力学性能和电性能。通过纳米碳纤维的表面处理可将其较好的分散在树脂基体中。
第一章 前言 | 第6-18页 |
§1.1 气相生长纳米碳纤维的研究现状 | 第6-16页 |
§1.1.1 纳米碳纤维概述 | 第6-7页 |
§1.1.2 纳米碳纤维的制备方法 | 第7-8页 |
§1.1.3 纳米碳纤维生长的影响因素及生长机理 | 第8-10页 |
§1.1.4 纳米碳纤维的性能及应用前景 | 第10-12页 |
§1.1.4.1 增加电导率的附加剂 | 第10-11页 |
§1.1.4.2 改进力学性能的增强剂 | 第11页 |
§1.1.4.3 控制热膨胀系数的添加剂 | 第11-12页 |
§1.1.5 纳米碳纤维的市场及研究现状 | 第12-13页 |
§1.1.6 纳米碳纤维在树脂基复合材料中的应用 | 第13-16页 |
§1.1.6.1 聚合物/纳米碳纤维复合材料的制备方法 | 第14页 |
§1.1.6.2 纳米碳纤维作为材料增强体 | 第14-15页 |
§1.1.6.3 纳米碳纤维的光、电性能在聚合物中的应用 | 第15-16页 |
§1.1.6.4 存在的主要问题 | 第16页 |
§1.2 论文研究的目的和意义 | 第16页 |
§1.3 论文研究的内容 | 第16-18页 |
第二章 纳米碳纤维的制备及形貌和微观结构观察 | 第18-29页 |
§2.1 纳米碳纤维的制备方法 | 第18-20页 |
§2.1.1 实验原料与设备 | 第18页 |
§2.1.2 实验过程 | 第18-19页 |
§2.1.3 纳米碳纤维的分析与表征方法 | 第19-20页 |
§2.2 纳米碳纤维的形貌观察 | 第20-24页 |
§2.3 纳米碳纤维的微观结构观察 | 第24-26页 |
§2.4 气相生长法制备CNF的生长过程简述 | 第26页 |
§2.5 特殊形状纳米碳纤维 | 第26-28页 |
§2.6 小结 | 第28-29页 |
第三章 纳米碳纤维生长的工艺条件优化 | 第29-37页 |
§3.1 工艺参数优化对纳米碳纤维生长的影响 | 第29-35页 |
§3.1.1 裂解温度对产物的影响 | 第29-31页 |
§3.1.2 催化剂挥发量对产物的影响 | 第31-32页 |
§3.1.3 噻吩加入量对产物的影响 | 第32-33页 |
§3.1.4 氢气流量对产物的影响 | 第33-35页 |
§3.2 小结 | 第35-37页 |
第四章 纳米碳纤维在聚合物基复合材料中的应用 | 第37-49页 |
§4.1 实验研究 | 第37-39页 |
§4.1.1 实验原料 | 第37-38页 |
§4.1.2.实验设备及型号 | 第38页 |
§4.1.3 试样制备 | 第38-39页 |
§4.1.4 测试方法 | 第39页 |
§4.2 实验结果与讨论 | 第39-47页 |
§4.2.1 纳米碳纤维的加入对复合材料力学性能的影响 | 第39-46页 |
§4.2.1.1 纳米碳纤维的含量对复合材料力学性能的影响 | 第39-41页 |
§4.2.1.2 纳米碳纤维的加入对环氧树脂复合材料结构与性能的影响 | 第41-44页 |
§4.2.1.3 纤维表面处理对复合材料的性能影响 | 第44-46页 |
§4.2.2 纳米碳纤维的加入对复合材料电导率的影响 | 第46-47页 |
§4.3 小结 | 第47-49页 |
第五章 结论与展望 | 第49-51页 |
§5.1 结论 | 第49-50页 |
§5.2 展望 | 第50-51页 |
参考文献 | 第51-54页 |
致谢 | 第54-55页 |
附录1 | 第55页 |
附录2 | 第55页 |
论文购买
论文编号
ABS1627038,这篇论文共55页
会员购买按0.30元/页下载,共需支付
16.5。
不是会员,
注册会员!
会员更优惠
充值送钱!
直接购买按0.5元/页下载,共需要支付
27.5。
只需这篇论文,无需注册!
直接网上支付,方便快捷!
相关论文