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改性碳纳米管增强环氧树脂力学性能研究进展
摘要
本文综述了近年来改性碳纳米管（MWCNTs）增强环氧树脂力学性能的研究进展。首先介绍了MWCNTs的结构和基本性质，然后概述了MWCNTs与环氧树脂的制备方法。接着，详细阐述了MWCNTs增强环氧树脂力学性能的机理及影响因素，包括MWCNTs的质量含量、长度、形状、分散性等因素。最后展望了MWCNTs增强环氧树脂的未来研究方向。
关键词：改性碳纳米管，环氧树脂，力学性能，影响因素
1.简介
环氧树脂是一种广泛应用的高分子材料，具有优良的综合性能，如高强度、高刚度、良好的化学稳定性、耐腐蚀性等。然而，它的应用受到其力学性能的限制，如强度不足、断裂韧性差等，难以满足实际工程要求。因此，寻求一种有效而可行的方法提高环氧树脂的力学性能成为了研究的焦点。
碳纳米管（CNTs）是具有独特电学、热学、机械性能的新型纳米材料，因其高强度、高刚度、低密度和良好的成形性等优异性能，成为增强高分子材料的一种有前途的方法。尤其是多壁碳纳米管（MWCNTs），具有比单壁碳纳米管更高的机械性能和热导率，更易于生产和加工。
2.MWCNTs与环氧树脂的制备方法
将MWCNTs作为增强剂加入环氧树脂中，可以提高其力学性能。MWCNTs与环氧树脂的制备方法主要有两种：直接混合法和表面改性法。直接混合法是将MWCNTs与环氧树脂一起搅拌混合，形成复合材料。表面改性法是在MWCNTs表面进行化学修饰，使其与环氧树脂更好地结合，形成复合材料。目前，表面改性法具有较好的增强效果。
3.MWCNTs增强环氧树脂力学性能机理及影响因素
MWCNTs增强环氧树脂的机理主要包括以下几点：一是MWCNTs本身的高强度、高刚度和良好的成形性能，可以延伸到环氧树脂中，从而提高复合材料的力学性能；二是MWCNTs的高表面积和高比表面积，可以加强与环氧树脂之间的相互作用，增加复合材料的界面结合强度；三是由于MWCNTs的极小尺寸和高表面活性，可以增加环氧树脂的交联密度，从而使其更加紧密、坚实，提高复合材料的强度和刚度。
除此之外，MWCNTs增强环氧树脂力学性能的影响因素还包括MWCNTs质量含量、长度、形状、分散性等。增加MWCNTs的质量含量可以提高复合材料的力学性能，但过高的质量含量可能导致复合材料的碎裂和断裂；MWCNTs的长度越长，可以提供更大的增强效果，但难以分散在环氧树脂中；MWCNTs的形状可以影响其增强效果，如较细的MWCNTs比较粗的MWCNTs更容易穿透环氧树脂，从而提供更好的力学性能；MWCNTs的分散性则可以影响MWCNTs与环氧树脂之间的相互作用，从而影响复合材料的界面结合强度和力学性能。
4.未来展望
随着对减轻复合材料结构重量、提高机械性能和降低成本的需求，MWCNTs增强环氧树脂的研究越来越重要。未来的研究重点将会在以下方面展开：一是探索新型MWCNTs的合成和制备方法，以提高其增强效果；二是优化环氧树脂与MWCNTs的界面结合，以提高复合材料的力学性能；三是研究复合材料的疲劳寿命和耐久性，以提高其工程应用性能。
参考文献
[1]邓建中国.多壁碳纳米管增强复合材料的研究进展[J].高分子学报,2009,(3):377-385.
[2]SanoN,etal.SmartCompositesReinforcedwithCarbonNanotubes(CNTs),Multi-WalledCarbonNanotubes(MWCNTs)andGraphene:AReview[J].Materials,2019,12(8):1229.
[3]JangJ,etal.EffectsofMulti-WalledCarbonNanotubesonMechanicalPropertiesofEpoxyComposites[J].Materials,2016,9(7):534.
[4]YaoL,etal.SynergisticReinforcementofEpoxyCompositeswithCarbonNanotubesandCarbonFibers[J].Materials,2018,11(11):2111.