Page 51 - 《橡塑技术与装备》2019年2期（1月下半月塑料版）
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车用制品技术与应用 权开玉·碳纳米管 / 环氧树脂复合材料性能研究
管分分散程度、浓度、长径比、表面处理、制备方法 稍弱，但是可以添加的较多。经过实际使用效果，最
等是影响电导率的主要因素。本实验主要尝试在环氧 终选择了 50%( 质量分数 )669 作为复合材料的基体。
树脂中添加碳纳米管，研究碳纳米管浓度对复合材料 添加大量的小分子稀释剂势必会对材料的力学性
力学性能、电学性能的影响，拓展实验室的研究方向， 能造成影响，但是考虑到实验可行性，以及本实验的
为后续此方向的实验摸索实验数据和条件。具体实验 重点是在对电学性能的探究，因此选择了此方案。对
内容有 ：①尝试制备碳纳米管 / 环氧树脂复合材料， 电学性能，我们认为影响不到，在第 1 章中已经提到，
找到相对较好的实验室制备方案 ；②研究碳纳米管浓 复合材料的导电性能主要由填充物的类型和浓度有关。
度对碳纳米管 / 环氧树脂复合材料的三点弯曲强度、 根据我们确定的体系成分，我们按照环氧树脂固
电导率性能的影响，分析得到相应的渗流阈值等信息； 化时固化剂的用量，计算得到了固化剂的用量。
③分析碳纳米管在环氧树脂基体中的聚集状态，并尝 由于环氧树脂是热固性高 分子材料，因此我们必
试不同的分散方法。 须选择合适的模具以得到所需要的形状 [22] 。环氧树脂
可以与多种材料黏连，我们尝试了玻璃模具、玻璃模
1 实验部分 具 + 甲基硅油脱模剂、聚苯乙烯 (PS) 模具、聚苯乙烯
1.1 实验器材 模具 + 甲基硅油脱模剂，都不能让固化的材料顺利脱
本次实验所用到的主要实验器材如下 ： DHG- 模。我们又实验了硅脂脱模剂的效果，发现用硅脂脱
9140A 电热恒温鼓风干燥箱，上海一恒科技有限公 模剂不论在玻璃还是聚苯乙烯模具上都可以脱模，然
司； YKU-25 型阻抗分析仪，承德市实验分析仪器公 而手工涂布硅脂时无法保证完全的均匀，因此得到的
司 ； AG-IC20KN 型电子万能实验机，日本岛津公司 ； 材料表面不平整不利用后续的切割加工。最终，我们
MERLIN Compact 型场发射扫描电子显微镜 ；美国 选择了聚丙烯孵育盒作为模具，在不用脱模剂的情况
TA 公司 ； EC400 型划片切割机，沈阳科晶设备制造 即可以顺利脱模，且得到的材料表现平整，可以继续
有限公司 ； KH-250DB 型数控超声清洗器，昆山禾创 后续试验。
超声仪器有限公司。 确定模具材质为聚丙烯之后，由于模具的耐热温
1.2 实验药品 度有限，环氧树脂的固化温度设定在 70℃，固化时间
本次实验主要用到的实验药品如下 ： E44 液态环 为 12 h。最终复合材料的基体选择为 ： E44:669: 甲基
氧树脂，昆山绿循化工有限公司 ；甲基四氢苯酐，分 四氢苯酐 =1:1:1.6，促进剂为 DMP-30。
析纯，昆山绿循化工有限公司 ；乙二醇二缩水甘油醚 材料的制备流程如下 ：
(669)，分析纯，苏州绿源化工有限公司； 2,4,6-三(二 （1）将 E44 加热至 70℃后，取 2 g 于烧杯中 ；
甲氨基甲基 ) 苯酚 (DMP-30)，化学纯，国药集团化 （2）向烧杯中加入 2 g 669 稀释剂，3.2 g 甲基四
学试剂有限公司 ；碳纳米管，化学纯，常州碳元素有 氢苯酐，搅拌至全部溶解 ；
限公司。 （3）称量碳纳米管加入烧杯，滴入 7 滴促进剂
1.3 实验方案与流程 DMP-30 ；
1.3.1 复合材料制备方案 （4）磁力搅拌 30 min，超声分散 120 min ；
本实验在前期的预实验中尝试了实验中的具体方 （5）将分散过的液体倒入模具，放入恒温烘箱，
案。在基体材料的选择上，纯 E44 常温下黏度非常大， 70℃下固化 12 h ；
加热到 70℃下可以使用但是无法继续后续的实验。常 （6）脱模 取样，将得到 的样品切割成 2 mm×15
用的环氧树脂稀释剂有很多，主要分为单官能团的稀 mm×40 mm 的力学试样和相应的电学试样 ；
释剂和双官能团的稀释剂。预实验中尝试了 15%( 质 （7）进行三点弯曲实验、阻抗测试、 SEM 观察等。
量分数 ) 的苄基缩水甘油醚 (692)，发现体系的黏度依 1.3.2 力学性能测试
然很大，无法添加碳纳米管进行搅拌等操作，但是单 限于实验室现有条件和实验目标的设定，我们以
官能团的苄基缩水甘油醚不能形成高分子，因此用量 三点弯曲性能作为复合材料力学性能的指标。实验按
不能太多。基于此，我们选择了双官能团的乙二醇缩 照纤维增强塑料三点弯曲的国家标准《GBT1449—
水甘油醚 (669)，其黏度较苄基缩水甘油醚，稀释效果 2005》要求，试样尺寸为 2 mm×15 mm×40 mm，跨
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