pf应用之材料(二)纳米纤维6是什么

酚醛树脂在材料领域应用广泛。据中国酚醛树脂网()专家介绍,如:合成羟甲基型固体可熔性酚醛树脂(resol),将resol和novolak树脂复配,加入质量分数50%左右的玻璃纤维,采用高速混炼机混合加入增塑剂,应用双辊塑炼机混炼该组成物,制备出高端整流子用酚醛模塑料(ea-58013等)。采用纳米炭纤维对酚醛树脂改惟,通过力学性能、烧蚀性能测试以及电镜和x-射线光电子能谱(xps),分析研究纳米炭纤维含量对炭/酚醛树脂基复合材料性能的影响。针对碳/酚醛树脂基复合材料层问剪切强度低的缺点,采用纳米填料进行改性,测试2种纳米填料(纳米碳纤维、碳纳米管)改性后酚醛树脂的热解性能,研究了纳米填料对复合材料力学性能、烧蚀性能以及高温炭化后力学性能的影响,并观察分析了复合材料测试后的微观形貌。酚醛树脂是热固性树脂,固化后的树脂结构具有三维网络高度交联的特点,结构主体是大比例的苯环,元素中以碳元素为主、原子间键能高,分子链间内聚力大,所以酚醛树脂有着在热解后具有高残碳率和成炭结构强度高的特点,因而酚醛树脂是热解制炭材料的,较理想的先驱体(炭先驱体)物质。5、cnf在酚醛树脂中的分散状态cnf粒径小,表面能大,极易团聚,因此cnf在树脂基体中的分散程度成为影响复合材料性能的关键。本研究采用高剪切乳化+超声波复合工艺进行cnf在酚醛树脂中的分散。通过tem观测不同含量的cnf在酚醛树脂中的分散状态,如图2所示。图2cnf在酚醛树脂中的分散状态fig.2dispersionstate0fcnfinphenolicresin高剪切乳化分散工艺是利用剪切力将大颗粒细化,并使团聚体解聚、润湿、包裹吸附的过程,属于物理分散过程。由于高频机械的强大动能,不同性质的组分形成强烈的液力剪切、液层摩擦和撕裂碰撞,从而使其充分分散、乳化和溶解。另外,乳化机的改向装置会在待定容器中形成上下左右的立体紊流,促使乳化效果进一步加强。超声波是频率范围在(20~106)khz的机械波,波速一般约为115km/s。超声波通过对分子周围环境的物理、化学作用而影响分子,即通过超声空化能量打开凝聚体中小微粒间的范德华力、削弱纳米粒子的表面能,从而有效防止颗粒的团聚使之充分分散。因此,采用高剪切乳化工艺对纳米粒子进行初步分散后,再进行超声波分散可将纳米团聚体粉碎成小颗粒,从而使其以纳米尺寸均匀分散在酚醛树脂中。由图2可见,不同含量的cnf在树脂胶液中分散状态良好,其中,cnf质量分数15%的胶液放置3个月后,分散体系仍很稳定,没有产生较大的团聚体,说明采用的分散工艺能够满足要求。(四)结论1、在一定范围内,随着cnf含量的增加,酚醛树脂基复合材料的层间剪切强度先增大后减小氧乙炔烧蚀率先减小后增大,发生性能转折的j临界含量值大体一致。2、cnf因其表面活性高,与酚醛树脂可以形成较强的界面强度,降低树脂基体的热收缩,使复合材料的力学性能、烧蚀性能得到改善。3、采用高剪切乳化与超声波复合工艺基本可以实现cnf在酚醛树脂中分散的均匀性和稳定性。4、随着纳米科技的发展以及科研人员的深入研究,cnf在提高酚醛树脂性能方面将发挥越来越大的作用。同时,由于cnf易于聚集和缠结,因此其分散方法和分散状态对复合材料性能的改进尤为关键。