氧化和硅烷化对碳纳米管增强乙烯基酯纳米复合材料耐久性和拉伸性能的影响

摘要整理

碳纳米管（CNTs）因其优异的物理和机械性能而备受关注。表面改性技术的进步促进了其在热固性树脂基纳米复合材料中的应用，仅需极少添加量（0.1 wt.%）即可显著增强工程性能。本研究调查了多壁碳纳米管（MWCNTs）多种官能化方法对乙烯基酯树脂（VE）的力学性能、物理性能、耐久性和吸水性的影响。虽然VE树脂对短期环境降解具有抵抗力，但长期暴露于水分和碱性化学物质会导致性能衰退。为克服这一挑战，采用湿法酸氧化、硅烷化（氧化前后处理）和锆酸盐偶联剂（SM7SN）对MWCNTs进行改性。采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）对改性进行表征。在NaOH溶液中调理前后对试样进行拉伸测试和动态力学分析（DMA）。通过将试样浸入50°C的蒸馏水中测定吸水率。结果表明，硅烷化前对MWCNTs进行预氧化显著增强了硅烷的附着，改善了纳米复合材料的耐久性，调理后力学性能下降可忽略不计。使用SM7SN作为分散剂显著改善了基体性能，相比其他技术提供了更简便的改性方法。研究表明共价和非共价方法均能改善CNT在VE基体中的分散；预氧化前硅烷化增强了Si-O-C键；SEM和XPS确认了CNT官能化和分散的成功；官能化CNTs降低了纳米复合材料的吸水率；SM7SN试剂确保了均匀分散并简化了CNT改性过程。

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