不同比例碳纳米管/石墨烯杂化材料的制备及性能

碳纳米管和酸化石墨烯可以通过聚丙烯酰氯的桥梁作用紧密地连接在一起,形成稳定的碳纳米管/石墨烯杂化材料。将合成杂化材料所需的碳纳米管和石墨烯的比例分别调整为1∶2和2∶1与聚丙烯酰氯进行反应。用红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)和拉曼光谱(Raman)对反应产物碳纳米管/石墨烯杂化材料进行表征。将合成的不同种类杂化材料添加到环氧树脂中制备复合材料,研究不同种类的杂化材料对环氧树脂的增强增韧效果。拉伸测试结果表明,碳纳米管和石墨烯的比例为1∶2时,合成的碳纳米管/石墨烯杂化材料对环氧树脂基的增强增韧效果最佳。这是由于当碳纳米管与石墨烯的比例为1∶2时,碳纳米管可以更均匀地分散在石墨烯的片层中,形成稳定的三维结构,当复合材料承受外力时不会产生局部应变,从而达到增强增韧效果。

碳纳米杂化材料的制备及其对环氧树脂性能的影响

通过超声处理和离心酸化石墨烯与多壁碳纳米管制备出碳纳米管/石墨烯杂化材料。通过紫外光谱表征杂化材料结构的变化。通过将不同填料(杂化材料、石墨烯、碳纳米管)加入环氧树脂体系制备复合材料样条,对样条进行拉伸测试,并通过扫描电镜观察样条断面的微观形态。结果表明:当杂化材料的添加量为0.3%(质量分数)时,复合材料的力学性能最好。根据结果可初步推断出杂化材料增强增韧环氧树脂的可能机理:(1)杂化材料为纳米粒子,纳米粒子在界面上与环氧基团形成远大于范德华力的作用力,构成非常理想的界面;(2)杂化材料中石墨烯与碳纳米管通过π-π作用嵌插在一起形成三维立体结构,这种"胡须"状结构可分散和缓冲样条受到的外力作用,外力作用过程中产生微裂纹吸收能量,实现对环氧树脂强度和韧性的改性。