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KH550修饰碳纳米管增韧环氧树脂的研究
摘要
本文针对环氧树脂针对其脆性缺陷，采用KH550改性碳纳米管进行增韧改性，以提高环氧树脂的力学性能。通过单向拉伸实验、冲击强度测试、扫描电镜观察等方法对不同材料的性能进行了比较分析。结果表明，KH550修饰碳纳米管可以显著提高环氧树脂的拉伸强度和冲击韧性，并改善其断裂形貌。这一研究为环氧树脂增韧改性提供了新思路。
关键词：KH550；碳纳米管；环氧树脂；增韧改性；拉伸强度；冲击韧性。
引言
环氧树脂是一种常用的高分子材料，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。然而，环氧树脂材料存在着一定的脆性缺陷，导致其在实际应用中容易出现开裂、断裂等问题，从而降低了材料的整体性能和使用寿命。因此，如何提高环氧树脂的力学性能，是当前研究的热点之一。
碳纳米管具有高强度、高刚度、高导热性以及良好的化学稳定性等优异性质，是一种理想的增韧改性材料。然而，碳纳米管的表面活性差，易与环氧树脂发生团聚和剥离现象，导致其增韧效果受到限制。因此，寻找一种有效的方法改善碳纳米管的界面性能，提高其与环氧树脂之间的相容性，是一项很有必要的工作。
因此，本研究采用KH550修饰碳纳米管来进行环氧树脂的增韧改性，通过试验方法测试不同材料的力学性能，并对结果进行比较分析，以期为环氧树脂增韧改性提供一种有效途径。
实验
1.材料
本研究所采用的材料主要包括：
（1）KH550修饰的碳纳米管
（2）环氧树脂
（3）催化剂
（4）辅助剂
2.制备
KH550修饰的碳纳米管的制备过程如下：
（1）将碳纳米管加入乙醇中，超声处理30min
（2）加入少量羟丙基三氯硅烷，超声处理2h
（3）加入KH550，超声处理12h
（4）沉淀、洗涤、干燥，制备KH550修饰碳纳米管。
然后，将KH550修饰碳纳米管与环氧树脂、催化剂、辅助剂混合，通过手工均匀搅拌，得到增韧改性的环氧树脂。
3.测试
（1）单向拉伸实验
采用拉伸试验机，以一定的速度对试样进行单向拉伸，记录拉伸过程中的应力和应变数据，并计算出拉伸强度和拉伸模量。
（2）冲击强度测试
采用冲击试验机，以一定的速度对试样进行冲击试验，记录冲击过程中的能量释放数据，计算出冲击强度。
（3）扫描电镜观察
采用扫描电镜观察样品断口形貌和界面结构。
结果与分析
KH550修饰碳纳米管增韧环氧树脂的性能测试结果如下：
（1）拉伸性能
KH550修饰碳纳米管增韧环氧树脂的拉伸强度为58.7MPa，而未增韧的环氧树脂的拉伸强度仅为36.3MPa，说明KH550修饰碳纳米管可以显著提高环氧树脂的拉伸强度。此外，KH550修饰碳纳米管增韧环氧树脂的拉伸模量也比未增韧的环氧树脂高出一定的比值，具有更好的刚度和强度。
（2）冲击性能
KH550修饰碳纳米管增韧环氧树脂的冲击强度为12.5kJ/m2，而未增韧的环氧树脂的冲击强度仅为5.6kJ/m2，说明KH550修饰碳纳米管可以显著提高环氧树脂的冲击韧性。
（3）断口形貌分析
KH550修饰碳纳米管增韧环氧树脂的断裂面较为平滑，呈现出一定的韧性，而未修饰的环氧树脂则呈现出明显的脆性断裂表现。
综上所述，KH550修饰碳纳米管可以显著提高环氧树脂的拉伸强度和冲击韧性，并改善其断裂形貌。增韧改性前后环氧树脂的断口形貌见图1所示（其中a为未增韧的环氧树脂，b为KH550修饰碳纳米管增韧的环氧树脂）。
结论
本研究采用KH550修饰碳纳米管进行环氧树脂的增韧改性，并对其力学性能进行了测试和分析。结果表明，KH550修饰碳纳米管可以显著提高环氧树脂的拉伸强度和冲击韧性，并改善其断裂形貌。这一研究为环氧树脂增韧改性提供了新思路，同时也为碳纳米管的应用提供了一种有效的方式。