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CNTsABS复合材料流变及拉伸性能研究
摘要
本文研究了碳纳米管增强ABS基复合材料的流变和拉伸性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)和动态机械分析(DMA)等分析手段，对该复合材料的微观结构和热力学性质进行了表征，并通过拉伸实验评估了其力学性能。结果表明，CNTs能够有效地提升ABS基复合材料的力学性能，但也会影响其流变性能和热力学稳定性。本文对CNTsABS复合材料的性能改进和工程应用有一定的参考价值。
关键词：碳纳米管，ABS，复合材料，流变性能，拉伸性能
引言
碳纳米管(CNTs)具有优异的物理化学特性，如高强度、高导电性、高热导率等，在各种材料中都具有广泛的应用前景[1]。ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)是一种常用的工程塑料，因具有优异的力学性能、耐化学腐蚀性和低温耐性，在汽车、电器、医疗器械等领域得到了广泛应用[2][3]。CNTs作为增强剂用于ABS基复合材料中，能够提升复合材料的力学性能，从而扩大其应用范围。
然而，CNTs的添加也会对材料的流变性能和热力学稳定性产生影响[4]。因此，本文通过微观结构分析和力学性能测试，研究了CNTs对ABS基复合材料的影响，探索了其优化制备方法和工程应用领域。
实验
材料制备
实验选用的ABS基复合材料包括ABS基体、CNTs增强剂和助剂(如粘合剂、分散剂、稳定剂等)。制备方法如下：首先将CNTs和ABS珠子混合均匀，然后将混合物放入挤出机进行挤出，加工成带状样板。最后，将样板切割成所需尺寸。
材料表征
采用SEM对CNTsABS复合材料的微观结构进行表征，观察其分散情况和CNTs与ABS基体的相互作用情况。使用TGA分析CNTsABS复合材料的热力学性质，如热稳定性、热分解温度等。使用DMA对CNTsABS复合材料的流变性能进行评估，包括储存模量(E’)、损耗模量(E”)和相移角(delta)等。
力学性能测试
使用万能材料测试机对CNTsABS复合材料进行拉伸实验。以不同的应力速率进行拉伸试验，记录其应力-应变曲线，并计算出其弹性模量(E)、屈服强度、断裂强度和断裂伸长率等力学性能指标。
结果与讨论
微观结构表征
SEM图像显示，CNTs在ABS基体中呈现较好的分散状态，表明分散剂和稳定剂的添加优化了CNTs在ABS基体中的分散效果。此外，CNTs与ABS基体之间没有明显的化学反应，表明CNTs主要是通过物理吸附加强ABS基体的力学强度。
热力学性质
TGA分析结果显示，CNTsABS复合材料的热稳定性和热分解温度略有下降。这是由于CNTs的存在增强了材料的热传导性能，使材料更容易发生热降解。此结果表明，在CNTs的加固作用下，ABS基复合材料的热力学稳定性有所降低。
流变性能
DMA测试结果表明，CNTsABS复合材料的储存模量(E’)明显上升，表明CNTs的添加提高了材料的刚性。损耗模量(E”)和相移角(delta)的波动较大，表明CNTs的加入对材料的粘弹性影响较大。因此，在工程应用中需要对CNTs的负面效应进行充分评估。
力学性能
拉伸实验结果表明，CNTsABS复合材料的弹性模量和屈服强度明显提高，而断裂强度和断裂伸长率略有下降。这是由于CNTs增加材料的刚性和强度，同时对其韧性造成一定的损害。因此，在工程设计中需综合考虑材料的韧性和强度要求，选择合适的CNTs含量和配合比例。
结论
本文研究了碳纳米管增强ABS基复合材料的流变和拉伸性能。实验结果表明，CNTs能够有效地提升ABS基复合材料的力学性能，但也会影响其流变性能和热力学稳定性。因此，在工程应用中需综合考虑材料性能的多方面要求，选择合适的CNTs含量和制备工艺。
参考文献
[1]S.Balakrishnan,L.K.Suan,W.K.Wong,K.A.Khor,andS.B.Tor.“Multi-walledcarbonnanotubereinforcedpolymernanocomposites:Synergisticeffectoffunctionalizedcarbonnanotubeandmatrixonmechanicalproperties”.CompositesScienceandTechnology,vol.70,pp.172-180,2010.
[2]H.Zhang,Z.Li,D.Liu,J.Zhang,andW.Wu.“Preparationandpropertiesofcarbonnanotube/ABScomposites”.CompositesPartA:AppliedScienceandManufacturing,vol.36,pp.433-438,2005.
[3]G.S.LiandJ.Wu.“Improvement