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主營產(chǎn)品： 安拓思納米技術(shù)(蘇州)有限公司專注于納米制劑技術(shù),生物工程技術(shù),納米化工技術(shù)。供應(yīng)的設(shè)備包括微射流,熱熔擠出器,高壓均質(zhì)機,脂質(zhì)體擠出器,細(xì)胞破碎機等。目前在國內(nèi)外的用戶數(shù)量超過1000個。
成功案例

高壓均質(zhì)分散技術(shù)助力CNT復(fù)合材料性能升級

CNT/CFRP簡介

炭纖維增強樹脂基復(fù)合材料(Carbon fiber rein forced resin matrix composites, CFRP)具有高比強度高比剛度、優(yōu)異的耐腐蝕性、可設(shè)計性強、可一體化成型等優(yōu)點，在航空航天、汽車、海軍、武器和民用基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。但CFRP在實際應(yīng)用過程中的會出現(xiàn)纖維脫粘、纖維斷裂和層間分層等問題，其中層間分層是最嚴(yán)重的失效形式之一。


碳納米管(Carbon nanotube, CNT)是一種具有優(yōu)異的力學(xué)性能的一維納米材料，能夠通過拔出、微裂紋和裂紋橋聯(lián)等方式增強CFRP，是改善CFRP機械性能的理想增強體。


CNT/CFRP制備方法


由于CNT管間存在較強的范德華力，管與管之間容易相互纏繞在基體中形成團聚，受力時形成應(yīng)力集中區(qū)域，影響CNT/CFRP的性能。目前制備CNT/CFRP的方法主要有以下兩種：

1.通過化學(xué)方法使CNT與炭纖維直接相連，從三維結(jié)構(gòu)上制備CNT/CFRP，但是 CNT 容易在炭纖維表面纏結(jié)，影響基體的浸潤和材料整體的性能，另外涉及的工藝、設(shè)備要求較高，目前還無法投入大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用
2.通過物理方法如機械攪拌、超聲、三輥分散等，將CNT與樹脂混合，然后引入CNT/CFRP中。但是大量的實驗表明，加入溶劑或?qū)NT進行功能化處理的方法可以降低基體的黏度、改善CNT分散時的團聚問題，但是有機溶劑不易回收，微量的溶劑殘留會影響CNT/CFRP樣品的宏觀性能，而功能化處理容易造成CNT部分性能的損傷。

因此，如何在樹脂基體中實現(xiàn)CNT的均勻分散是一個亟需解決的難題。


高壓均質(zhì)分散CNT


通過高壓均質(zhì)機對CNT進行預(yù)處理，可以打開CNT管束間的纏繞，提高CNT在環(huán)氧樹脂中的分散性與穩(wěn)定性，獲得分散均勻的CNT改性樹脂。所制備的CNT/CFRP的層間剪切強度也有所提升。




CNT分散前后外觀對比


使用設(shè)備：ATS AH-BASIC 2

通過觀察SEM圖（左）和TEM圖（右）可以看出經(jīng)過高壓均質(zhì)機分散處理后，相同質(zhì)量下CNT體積明顯變大且網(wǎng)絡(luò)疏松，管間團聚現(xiàn)象得到了明顯地改善。


CNT改性樹脂光學(xué)顯微鏡圖


左未分散，右分散后

未分散的CNT多以纏繞起來的幾十微米大小的團簇存在于樹脂中，結(jié)構(gòu)緊密，基本看不到透過的光線，CNT分布不均勻。高壓均質(zhì)機分散后的CNT在樹脂中均勻分布且無明顯的團聚現(xiàn)象。


CNT/CFRP微觀樣貌


                                           

使用高壓均質(zhì)機分散后的CNT改性樹脂制備的 CNT/CFRP ，CNT有效地增強了復(fù)合材料的層間性能 ，當(dāng)CNT含量為1.00%時， 復(fù)合材料的層間剪切強度達(dá)到最大值 85.1 MPa，提高了37.9%。


參考文獻(xiàn)：劉婉玥 ,楊文剛 ,姜欣榮,程曉英 ,呂衛(wèi)幫.碳納米管預(yù)分散及其對復(fù)合材料層間剪切力學(xué)性能影響研究.[j]炭素技術(shù).2021