蒙脱石/炭对炭纤维/环氧树脂复合材料性能的影响

吴雪平¹，赵军帅¹，饶续¹，张先龙¹，吴玉程²，吕春祥³，杨禹³，邵泽凡¹

1. 合肥工业大学化学与化工学院2. 合肥工业大学材料科学与工程学院3. 中国科学院山西煤炭化学研究所碳纤维制备技术国家工程实验室

摘 要：以蒙脱石(MMT)为模板,壳聚糖为碳源,采用水热法合成蒙脱石/炭(MMT/C)纳米复合材料。控制蒙脱石/炭中蒙脱石和炭的比例,并添加于环氧树脂中,模压工艺制备多尺度炭纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料。采用三点弯曲测试、断面扫描等研究两种添加剂对复合材料力学性能、动态热机械性能和导热性能的影响。结果表明:壳聚糖在蒙脱石表面水热炭化成炭,含有C=O、O—H和C—N等有机官能团。当壳聚糖与蒙脱石的质量比为0.5时,水热所得的蒙脱石/炭添加量为2 wt%时对炭纤维/环氧树脂的增强效果最佳,复合材料的弯曲强度和弯曲模量分别提高13.4%和20.4%,导热系数提高78.7%。蒙脱石/炭中蒙脱石和炭的协同作用促使蒙脱石/炭在环氧树脂中实现良好的分散;炭中含氮等极性基团与环氧树脂通过化学键合增强蒙脱石/炭与树脂的界面结合,促进应力的传递和分散以及热量的有效传递。

关键词：蒙脱石/炭;炭纤维/环氧树脂;力学性能;导热性能;