纳米材料胶粘剂胶体拉伸性能与微观结构

为制备出常温固化的环氧树脂结构胶粘剂,通过超声波细胞粉碎仪对羧基功能化碳纳米管(TNMC1)、羟基功能化碳纳米管(TNMH1)和氧化石墨烯(TNGO-10)3种纳米材料分别进行分散处理,制备了纳米材料增强环氧胶粘剂,测试了胶粘剂常温固化胶体的拉伸曲线.利用扫描电子显微镜,获取了拉伸断面形貌,分析了掺入纳米材料后的增强增韧机制.研究结果表明:掺入微量的纳米材料能显著提高胶粘剂的拉伸性能.当TNGO-10掺量为0.1％时,加入了TNGO-10的胶粘剂的拉伸强度达到最大,较纯胶粘剂提高了42.64％;当分别加入TNMC1和TNMH1掺量为0.2％时,相应胶粘剂的拉伸强度达到最大,分别较纯胶粘剂提升了55.32％,38.08％;同时加入为0.05％的TNMH1和0.05％的TNGO-10时,其拉伸强度、断裂伸长率及弹性模量较纯胶粘剂分别提高了56.41％,43.67％和19.5％,充分发挥了一维和二维2种纳米材料的协同效应.胶体拉伸断面SEM分析表明,TNMC1,TNMH1和TNGO-10的掺入能提高其断面的粗糙度,表面活性化的纳米材料与胶粘剂形成了紧密结合的界面,导致纳米材料周围的基体具有更明显的塑性变形.裂纹在遇到纳米材料时,需要绕过或者剪断纳米材料方能扩展,形成了二级裂纹,消耗了更多的断裂能.加入纳米材料后,胶粘剂拉伸试件的断裂形式由脆性断裂转变为韧性断裂,材料的强度与韧性显著提高.