MWCNTsHDPE复合体系的机械性能和热性能研究

MWCNTsHDPE复合体系的机械性能和热性能研究

材料成型及控制工程论文，论文编号:JX1375 论文字数:16876.页数:35

摘要
碳纳米管作为一种独特的纳米结构材料，具有出众的物理性能和机械性能，比如极高的弹性模量、优异的导电和导热性能，这使其成为复合材料设计关注的焦点。
本论文利用CNTs的优良性质，制备了多壁碳纳米管(Multi Wall Carbon Nanotube, MWCNT)填充高密度聚乙烯(High Density Polyethylene, HDPE)复合材料，研究了该复合材料的机械性能和热性能。结果表明，碳纳米管的填充可以提高HDPE的屈服强度，4 wt%～10 wt%为复合体系屈服强度明显改善的碳纳米管填充浓度范围，填充量在4 wt%和10 wt%时较纯的HDPE屈服强度分别提高了1.6%和11%；wt%～8 wt%为复合体系冲击韧性明显改善的填充浓度范围，碳纳米管含量在8 wt%时该复合体系的冲击强度仅为纯HDPE的28.4%；碳纳米管的填充量在2 wt%以下时对HDPE结晶温度的改性较为理想，填充量为2 wt%时较纯的HDPE结晶温度升高了2.29 ℃；而MWCNTs的填充对HDPE的熔点影响并不是非常明显。
关键词：多壁碳纳米管 HDPE 热学性能机械性能

Abstract
Carbon nanotubes (CNTs) are unique nanostructured materials with remarkable physical and mechanical properties, such as high elastic modulus, as well as remarkable thermal and electrical conductivity,making them a very attractive candidate in composite material formulations.
In this paper，High Density Polyethylene (HDPE) matrix composites filled with Multi Wall Carbon Nanotube (MWCNT) were prepared,studied the mechanical and thermal properties of MWCNTs/HDPE Composites.The results show that, HDPE filled with carbon nanotubes can improve the yield strength, for the composites filled with carbon nanotubes，4 wt% ~ 10 wt% is the Significant scope for improvement, 4 wt% and 10 wt% improved the yield strength 1.6% and 11%, respectively;as to the impact strength ,wt% ~ 8 wt% is the reasonable scope for improvement,when the content is 8 wt%,the impact strength only 28.4% to pure HDPE .Carbon nanotubes filled in below the 2wt% is the ideal content to improve the crystallization temperature，when filled with 2wt% ,the temperature increased 2.29 ℃;while, it dosen’t make obvious difference to the melting point with filling of MWCNTs.
Keywords: Mutiwalled nanotubes ;HDPE; Mechanical properties; Thermal properties

目录
摘要 ⅰ
Abstract ⅱ
目录 ⅲ
第一章绪论 1
1.1 引言 1
1.2 碳纳米管简介 1
1.2.1 碳纳米管的性能 2
1.2.2 碳纳米管的制备 4
1.3 聚合物-碳纳米管复合材料 4
1.3.1 聚合物-碳纳米管复合材料研究进展 4
1.3.2 聚合物-碳纳米管复合材料制备方法 6
1.3.3 聚合物-碳纳米管复合材料中存在的问题 8
1.4 课题的提出 9
第二章 MWCNTs/HDPE复合体系的机械性能 10
2.1 拉伸试验 10
2.1.1 原料与仪器 10
2.1.2 测试样品的制备 10
2.1.3 拉伸样品及测试工艺条件 12
2.1.4 结果与讨论 14
2.2 冲击性能 16
2.2.1 原料与仪器 16
2.2.2 测试样品制备 16
2.2.3 样品冲击测试 17
2.2.4 试验结果及讨论 18
第三章 MWCNTs/HDPE复合体系的热性能 20
3.1 实验部分 20
3.1.1 原料与仪器 20
3.1.2 测试样品的制备 20
3.1.3 MWCNTs/HDPE复合体系热性能测试 20
3.2 结果与讨论 23
第四章结论 27
4.1 本文的结论 27
4.2 展望 27
参考文献： 28
致谢 31