论文部分内容阅读
本文制备了微米尺寸的中空碳球(M-HCM)和纳米尺寸的中空碳球(N-HCM),并将两种不同尺寸的中空碳球(HCM)加入环氧树脂中,制备HCM/环氧树脂复合材料,对比两种不同尺寸的HCM对环氧树脂性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱分析、X射线电子能谱分析(XPS)和拉曼对HCM的微观形貌进行表征,并研究了不同尺寸的HCM对环氧树脂基体的密度、机械力学性能、尺寸热稳定性、导热系数、热稳定性和介电性能的影响。研究结果表明随着M-HCM的含量从1wt%增加到9wt%,环氧树脂基体的密度逐渐下降,M-HCM/环氧树脂复合材料的压缩强度相比于纯的环氧树脂只是略有下降,同时复合材料的压缩模量和弯曲模量随着M-HCM含量的增加而增加。当HCM的添加含量是1wt%时,在相同的HCM的添加含量下,N-HCM对环氧树脂性能的增强作用更加明显,N-HCM/环氧树脂复合材料的压缩强度和弯曲强度基本与纯的环氧树脂的压缩强度和弯曲强相等,说明N-HCM加入环氧树脂基体中能够实现在降低材料密度的同时能够保持环氧树脂基体的力学性能。此外,HCM的加入提高了环氧树脂的尺寸稳定性和热稳定性。由于M-HCM和N-HCM的结构以及与环氧树脂基体的界面相互作用的不同,导致了环氧树脂导热系数、AC电导率和介电常数随着M-HCM和N-HCM加入表现出不同的变化趋势。由于1wt%添加含量的N-HCM在环氧树脂基体中的已经有部分团聚,为了进一步研究N-HCM对环氧树脂基体性能的影响,本文还进一步制备N-HCM的添加含量为0.2wt%,0.5wt%,0.8wt%,1.Owt%的N-HCM/环氧树脂复合材料。研究结果表明：添加0.5wt%的N-HCM的环氧树脂复合材料具有更好的弯曲性能、热稳定性、导热系数、玻璃化转温度和储能模量。尺寸稳定性和介电常数随着N-HCM的添加含量的增加而增加。未改性的N-HCM与环氧树脂的相容性较差,为了改善N-HCM与环氧树脂的相容性,采用多巴胺对N-HCM进行表面改性,制备多巴胺包覆N-HCM中空碳球(PDA@HCM),并研究了PDA@HCM对环氧树脂基体弯曲力学性能、导热系数、热膨胀系数、热稳定性、耐热性能和介电性能的影响。研究结果表明：添加0.5wt%的PDA@N-HCM的环氧树脂复合材料具有更高的弯曲性能、热稳定性、导热系数和储能模量。尺寸稳定性和介电常数随着PDA@N-HCM的添加含量的增加而增加。相比未改性的N-HCM的环氧树脂复合材材料,PDA@HCM对环氧树脂的性能的改善效果更佳。