Улучшение электрических, тепловых и механических свойств эпоксидной смолы путем наполнения углеродными нанотрубками

В настоящем исследовании оценивали электрические, тепловые и механические свойства эпоксидной смолы Epon 862, армированной многостенными углеродными нанотрубками (CNT). Сначала в эпоксидную смолу вводили 0,1, 0,2, 0,3 и 0,4 мас.% CNT с использованием высокоинтенсивного ультразвукового жидкостного процессора, после чего смесь перемешивали с отвердителем EpiCure W посредством высокоскоростной механической мешалки. Затем для образцов ненаполненной и наполненной CNT эпоксидной смолы проводили измерения электропроводности, динамический механический анализ (DMA), трехточечные испытания на изгиб и испытания на разрушение с целью определения влияния содержания CNT на свойства материала. Экспериментальные результаты показали значительное повышение электропроводности. Удельное электрическое сопротивление эпоксидной смолы снизилось с 10^14 Ω·м для ненаполненной смолы до 10 Ω·м при содержании 0,4 мас.% CNT. Результаты также показали, что частотно-зависимое поведение нанокомпозита CNT/эпоксидная смола может быть описано с помощью R-C-цепи, а диэлектрическая проницаемость материала увеличивается с повышением содержания CNT. Исследования методом DMA показали, что введение углеродных нанотрубок в эпоксидную смолу обеспечивает увеличение модуля хранения на 90% и повышение температуры стеклования Tg на 17°C. Результаты механических испытаний показали, что модуль увеличивается с повышением содержания CNT, однако система с 0,3 мас.% CNT продемонстрировала наибольшее повышение прочности и трещиностойкости. Снижение прочности и трещиностойкости в системе с 0,4 мас.% CNT/эпоксидная смола было приписано плохой дисперсии нанотрубок в композите.