题目：碳纳米管改性碳纤维/环氧树脂复合材料层合板性能研究

复合材料具有力学性能各向异性的特点，其面内性能优异，而其厚度方向性能和层间性能较弱。采用碳纳米管(CNTs)提高复合材料纤维与树脂的界面性能以及层间性能已受到广泛关注，成为改善复合材料综合性能、提高纤维性能转化率的重要技术途径。采用碳纤维预浸料/热压罐工艺制备层合板结构是复合材料用于航空航天等领域承力构件的主要形式，针对这种材料体系使用碳纳米管改性研究已有较多报道，但是碳纳米管加入方式、碳纳米管特性等对复合材料性能的改善效果及相关机理研究尚未深入。本论文即针对航天用碳纤维/环氧树脂预浸料及其热压罐工艺制备的复合材料，研究多壁碳纳米管加入方式和碳纳米管特性对树脂、碳纤维/树脂界面以及复合材料性能的影响及作用机理，为碳纳米管改性技术的应用提供重要依据。

本文针对碳纤维T700SC/环氧603体系，采用将碳纳米管分散在树脂中、将碳纳米管喷涂在预浸料表面以及在预浸料表面铺覆碳纳米管膜的方法，将碳纳米管加入到复合材料层合板中。针对碳纳米管分散在树脂中的方法考察了碳纳米管的官能化种类、碳纳米管直径、碳纳米管含量等因素对树脂流变特性、固化特性、玻璃化转变温度、韧性、纤维/树脂界面性能以及复合材料力学性能的影响。针对于将碳纳米管喷涂在预浸料表面以及在预浸料表面铺覆碳纳米管膜的方法，主要考察了碳纳米管添加量对于复合材料层间断裂韧性的影响，并对比了不同碳管加入方式对复合材料性能的影响。

通过研究发现，碳纳米管的加入会使得树脂的黏度增大，固化放热降低，且碳纳米管直径、官能化种类、含量对变化幅度有影响，但对树脂的玻璃化转变温度影响不大或小幅提高；中等直径的羧基化碳纳米管含量为1wt%时，对树脂的断裂韧性、纤维与树脂的界面剪切强度提高最为明显，且与碳纤维上浆剂反应程度最高；将碳纳米管分散在树脂中，羧基化碳纳米管含量达到2wt%时，层合板的I型层间断裂韧性初始值提升23.66%，其含量为1wt%时层合板II型层间断裂韧性提高21.80%；将羧基化碳纳米管喷涂在预浸料表面的方法对层合板层间断裂韧性的提高效果更为显著，碳纳米管面密度为0.38g/m2、0.75g/m2试样的I型断裂韧性初始值相比于无CNTs试样分别提高25.87%与22.57%，II型断裂韧性初始值分别提高23.01%与36.56%；在预浸料表面铺覆碳纳米管膜的方法未起到改善层合板层间断裂韧性的效果，可能与碳管膜致密、较难渗透和表面化学惰性有关。