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多壁碳纳米管和埃洛石纳米管对玻纤增强复合材料-煤基氧化石墨烯复合材料力学性能的增强作用:对比研究

Enhancement in mechanical properties of <scp>GFRP</scp>‐coal‐derived graphene oxide composites by addition of multiwalled carbon nanotubes and halloysite nanotubes: A comparative study

Anushka Garg, Soumen Basu, Roop L. Mahajan, Rajeev Mehta · Thapar Institute of Engineering & Technology
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期刊 / 来源Polymer Composites
卷/期/页45 / 14 / 13164-13179
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关键词:玻纤增强复合材料氧化石墨烯埃洛石纳米管多壁碳纳米管真空辅助树脂注入成型力学性能纳米复合材料

摘要整理

本研究比较了两种不同纳米填料——埃洛石纳米管(HNT)黏土和多壁碳纳米管(MWCNT)与固定浓度(0.125 phr)半无烟煤衍生氧化石墨烯(AC-GO)对E玻纤/环氧树脂复合材料(EGFPs)力学性能的协同增强效果。通过超声处理和均质化实现了AC-GO与HNT黏土(GO-H)和AC-GO与MWCNT(GO-C)在环氧树脂基体中的分散,随后将混合物通过真空辅助树脂注入成型(VARIM)工艺引入E玻纤织物。结果表明,在HNT负载量为0.50 phr、AC-GO浓度保持0.125 phr的条件下,GO-H增强的EGFPs弯曲强度提高18.3%、拉伸强度提高14.6%、冲击强度略有增加(1.8%);相应地,GO-C增强EGFPs在0.25 phr最优负载量下,弯曲强度提高40.3%、拉伸强度提高18.7%、冲击强度下降10.5%。XRD、扫描电镜(FESEM)、能谱分析(EDX)和傅里叶红外光谱(FTIR)等表征技术揭示GO-H和GO-C均具有丰富的官能团和强界面粘结。由于HNT黏土成本约为工业级MWCNT的1/15,研究结果表明GO-H作为经济型纳米增强体在聚合物纳米复合材料中具有显著的应用潜力,可有效替代GO-C。

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