氨基化碳纳米管对交联环氧树脂玻璃化转变温度的影响机制  

Effects of Amino Grafted Carbon Nanotubes on Glass Transition Temperature of Cured Epoxy Resin Composites

作　　者：蒋彩[1,2] 张鉴炜[1] 林少锋[1] 尚新龙[1] 鞠苏[1] 江大志[1] 

机构地区：[1]国防科技大学材料科学与工程系,湖南长沙410073 [2]火箭军工程大学,陕西西安710025

出　　处：《高分子材料科学与工程》2017年第4期63-68,75,共7页Polymer Materials Science & Engineering

基　　金：国家自然科学基金资助项目(NSFC11202231);国防科学技术大学科研计划(JC15-01-03)

摘　　要：采用动态力学性能分析和分子动力学模拟相结合的方法研究了氨基化碳纳米管/环氧树脂复合材料的玻璃化转变温度(T_g),并重点分析了界面在影响T_g变化中的作用。实验发现,与纯环氧树脂相比,未改性碳纳米管对环氧树脂的T_g无明显影响,而氨基化碳纳米管使环氧树脂的T_g升高。分子模拟结果显示,在氨基化碳纳米管/环氧树脂复合材料中,当氨基化碳纳米管与环氧树脂基体有共价键连接,碳纳米管与树脂基体间界面结合强,复合材料的T_g显著升高。研究结果表明,在环氧树脂中添加氨基化碳纳米管后,由于碳纳米管上的氨基官能团能参与环氧树脂的交联反应,形成共价键,界面结合强,复合材料的T_g升高。复合材料界面状态不同,T_g的变化情况不同,选择能形成强结合界面的碳纳米管等增强材料可以实现提高树脂基体T_g的目的。Dynamic mechanical analysis （DMA） and molecular dynamics （MD） simulation were conducted to study glass transition temperature （Tg） of amino groups grafted carbon nanotubes （NH2-CNTs） reinforced epoxy resin composites. Role of interphase in the Tg change was investigated. The DMA test shows that Tg would be raised effectively when NHz-CNTs is embedded into the epoxy resin, while it hardly changes with incorporation of pristine carbon nanotubes. The simulation results show that Tg of the composites increases remarkably when NH2-CNTs is covalently bonded to the epoxy, while the composites without covalent bonds between NHz-CNTs and the epoxy show a much lower Tg. It can be inferred that Tg of the composites would be raised effectively when the CNTs is bonded to the epoxy resin matrix, which induce a strong interracial interaction.

关 键 词：碳纳米管 动态力学性能分析 分子动力学模拟 玻璃化转变温度 界面 

分 类 号：TQ323.5[化学工程—合成树脂塑料工业]