题目：利用碳纳米管增加玻纤复合材料力学性能的工艺方法研究

与高性能的碳纤维相比，玻璃纤维具有明显的价格优势，因此研究将高强高模的碳纳米管(CNTs)引入玻纤增强树脂基复合材料中来提高其力学性能，尤其是模量，以期玻璃纤维能部分代替碳纤维。本文的主要研究目标是找到高效率的引入碳纳米管的工艺方法，使碳纳米管能在复合材料中大批量应用。

本文采用两种引入碳纳米管的实验方法。第一种方法是：把羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs)分散在低粘度的HUNTSMAN Araldite®环氧树脂中，采用VARI液体成型工艺，用改性后的Epoxy-MWCNTs-HUNSTMAN Aradur®3486环氧树脂体系与玻纤织物增强体复合，制备复合材料层合板。第二种方法是：采用静电植绒法将MWCNTs在高压静电场下，直接附着在玻纤织等增强体表面，用附着了MWCNTs的玻纤织物或玻纤丝束与低黏度的环氧树脂复合，采用VARI液体成型工艺制备复合材料。

首先采用超声清洗法(80Hz)、高速剪切法(8000r/min)和三辊机分散法等三种分散方法将MWCNTs分散在LY1564环氧树脂中，表征了制得的狗骨头树脂样条的拉伸性能，探讨了上述三种分散方法的分散效果。最终认定高速剪切法是较优的分散MWCNTs的实验方法。同时研究了MWCNTs加入量与Epoxy-MWCNTs树脂体系粘度的关系，并通过对树脂拉伸试样端口进行扫描电镜分析(SEM)，辅助解释MWCNTs含量对树脂条拉伸强度的影响。

使用高速剪切法将MWCNTs分散在LY1564树脂中，然后采用VARI液体成型工艺，用改性的环氧树脂体系与纤维增强体复合制备复合材料层合板。表征了复合材料的力学性能，结果显示：玻纤织物/Epoxy-MWCNTs复合材料层合板的拉伸、压缩和弯曲强度均降低，但是模量都不同程度地提高。并分析了产生这种结果的原因。

研究了高压静电植绒法转移MWCNTs到玻纤增强体的可行性，先用玻纤丝束进行植绒测试，附着了MWCNTs后，用丝束缠绕设备对丝束进行浸胶处理后测试了丝束的拉伸性能，表征了静电植绒法对丝束拉伸性能的影响，为后续应用植绒法到玻纤织物提供了实验和数据支持。

采用静电植绒法将MWCNTs附着在玻纤织物表面，采用VARI液体成型工艺，与树脂复合制备复合材料层合板。探讨了植绒箱的设计、植绒电压、植绒时间等植绒因素。并对复合材料层合板进行力学性能的测试。与第一种方法相比，虽然复合材料的拉伸、压缩和弯曲强度均降低，但是降低的幅度减小，另外，模量的提高幅度增大。在同等MWCNTs加入量的情况下，植绒法能更好地提高试样的拉伸性能，对于压缩和弯曲试件，MWCNTs的加入量远远大于第一种方法。

鉴于植绒后，MWCNTs松散地附着在玻纤织物表面，成为复合材料强度降低的一个因素，因此对植绒后的玻纤织物进行200℃热压预处理，增加MWCNTs与织物的密实程度，增加MWCNTs附着的均匀性。表征了热压前后MWCNTs-玻纤织物/环氧树脂复合材料层合板拉伸、压缩和弯曲三种力学试样的纤维体积分数与孔隙率。测试结果显示：热压前后，层合板的纤维体积分数的差异可以忽略不计，但是复合材料的孔隙率降低，因此大大提高了层合板的力学性能。