摘要: 本论文以自然界中广泛存在的一维纳米粘土矿物为模板，纤维素为碳源，通过水热法制备了粘土/炭纳米复合材料。将粘土/炭加入到环氧树脂基体制备了玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料。探讨粘土/炭纳米复合材料的加入对于材料力学和导热性能的影响。主要... 展开 本论文以自然界中广泛存在的一维纳米粘土矿物为模板，纤维素为碳源，通过水热法制备了粘土/炭纳米复合材料。将粘土/炭加入到环氧树脂基体制备了玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料。探讨粘土/炭纳米复合材料的加入对于材料力学和导热性能的影响。主要内容如下: (1)采用模压工艺制备玄武岩纤维/环氧树脂复合材料。探究模压工艺条件如加压时机、成型压力、纤维体积含量对复合材料成型性和力学性能的影响。复合材料最佳加压时机为凝胶开始45 min;成型压力和纤维体积含量影响复合材料的弯曲性能和层间剪切性能(ILSS)。成型压力为1 MPa时复合材料的弯曲性能及ILSS最优;纤维体积含量为40％，复合材料的弯曲性能最优;纤维体积含量为30％，复合材料的ILSS性能最优。 (2)以埃洛石(HNT)为模板，纤维素为碳源，水热制备埃洛石/炭(HNT/C)纳米复合材料。脱除HNT/C中的埃洛石模板，获得非晶碳纳米管(a-CNT)。研究HNT/C的种类及添加量对玄武岩纤维/环氧树脂复合材料性能的影响。研究表明，HNT/C中的HNT与表面炭层“协同作用”增强了复合材料的性能，且增强效果优于HNT和a-CNT。复合材料的弯曲强度和弯曲模量随HNT/C添加量的提高呈现先增大后减小的趋势。当纤维素和HNT的质量比为1∶2时，添加HNT/C后复合材料的弯曲强度和弯曲模量分别提高19％和40％。提高HNT/C表面的炭含量，复合材料的弯曲性能提升不明显。当纤维素和HNT的质量比为1∶2时，添加HNT/C后复合材料的储能模量提高17％，导热系数提高129％。HNT/C中HNT与其表面炭层之间“协同作用”促进了其在树脂基体中的分散，从而提高了纤维和树脂之间的界面结合并构建了有效地传热网络，进而增强了复合材料的力学性能和导热性能。 (3)以凹凸棒石(PG)为模板，纤维素为碳源，水热制备凹凸棒石/炭(PG/C)纳米复合材料，研究PG/C的加入对复合材料力学及导热性能的影响。研究表明，当纤维素与PG的质量比为1∶2时，PG/C的加入对复合材料的弯曲性能及ILSS性能提升效果最优。复合材料的弯曲强度、弯曲模量及ILSS分别提高4％、11％和6％。当纤维素与PG的质量比为1∶2时，PG/C加入提高了复合材料的导热系数，25℃下复合材料的导热系数提高65％。由于PG/C中PG表面炭以炭颗粒形式负载，使得PG与表面炭颗粒“协同作用”较差。PG/C在树脂基体中分散性较差，未能有效增强复合材料的力学性能及导热性能。 收起