Epoksīda sveķu-oglekļa nanocaurulīšu kompozītmateriāla struktūra un mehāniskās īpašības

Abstract

Maģistra darba mērķis ir noteikt oglekļa nanocaurulīšu (ONC)-epoksīda sveķu nanokompozītu (NK) mehānisko un termofizikālo īpašību atkarību no pildvielas daudzuma. Darbā parādīti epoksīda sveķu eksperimentālās izpētes rezultāti, kuru iegūšanai vispirms tika izveidoti NK paraugi no epoksīda sveķiem uz bisfenola A bāzes ar dažādu ONC koncentrāciju (c = 0 3.8% pēc masas). Tad tika izpētīta ONC koncentrācijas ietekme uz NK termofizikālām un mehāniskām īpašībām ar tādām eksperimentālām metodēm kā termiskā izplešanās, kvazistatiskie eksperimenti stiepē, šļūde, hidrostatiskā svēršana, gaismas caurlaidība, elektronu skenējošā mikroskopija (SEM). Šļūdes līknes tika aproksimētas, izmantojot Bolcmana superpozīcijas principu un temperatūras-laika-deformācijas analoģijas. Tika apskatīta un aprakstīta korelācija starp materiāla termofizikālajām un mehāniskajām īpašībām. Iegūtie rezultāti parāda nelineāru NK īpašību atkarību no ONC koncentrācijas, kā arī optimālās koncentrācijas 1% pēc masas eksistenci, pie kuras maksimāli tiek uzlabotas pārbaudītās NK īpašības, salīdzinot ar nepildītiem epoksīda sveķiem. Gaismas caurlaidības rezultāti un SEM attēli apstiprina, ka optimālās koncentrācijas ONC sadalījums NK ir homogēns.

The objective of the master thesis is to establish the main peculiarities of thermophysical and mechanical properties of carbon nanotube (CNT)/epoxy nanocomposite (NC) with different filler content. Experimental results of the research of NC with different filler content are shown in this work. Bisphenol A epoxy resin was filled with different filler content (c = 0 3.8% wt.). The influence of CNT content is estimated on thermophysical and mechanical properties of the nanocomposite (NC). Several experimental methods as thermal expansion experiments, quasistatic tensile tests, creep tests, hydrostatic weighting, light transmittance and scanning electron microscopy (SEM) have been applied. Creep compliance curves were approximated using Boltzmann superposition and strain-temperature-time analogies. Correlation between mechanical and thermophysical characteristics of NC is estimated and reported. The results obtained show nonlinear effect and the existence of the optimal concentration of 1% wt. CNT in epoxy resin that maximally improves the investigated properties of NC in comparison with unfilled epoxy resin. Results of light transmittance and SEM images confirm the homogeneous distribution of particles in the NC with obtained optimal filler content.