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Quantification of carbon nanotube dispersion and its correlation with mechanical and thermal properties of epoxy nanocomposites
Journal of Applied Polymer Science ( IF 2.7 ) Pub Date : 2019-12-27 , DOI: 10.1002/app.48879 Mayank Tiwari 1 , Beant K. Billing 1 , Harpreet S. Bedi 1 , Prabhat K. Agnihotri 1
Journal of Applied Polymer Science ( IF 2.7 ) Pub Date : 2019-12-27 , DOI: 10.1002/app.48879 Mayank Tiwari 1 , Beant K. Billing 1 , Harpreet S. Bedi 1 , Prabhat K. Agnihotri 1
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An experimental study is carried out to quantitatively assess the dispersion quality of carbon nanotubes (CNTs) in epoxy matrix as a function of CNT variant and weight fraction. To this end, two weight fractions (0.05% and 0.25%) of as‐grown, oxidized, and functionalized CNTs are used to process CNT/epoxy nanocomposites. Scanning electron microscopy, X‐ray diffraction, and Fourier transform infrared analysis of different variants of CNTs are used to establish the efficiency of purification route. While the relative change in mechanical properties is investigated through tensile and micro‐hardness testing, thermal conductivity of different nanocomposites is measured to characterize the effect of CNT addition on the average thermal properties of epoxy. Later on, a quantitative analysis is carried out to establish the relationship between the observed improvements in average composite properties with the dispersion quality of CNTs in epoxy. It is shown that carboxylic (‐COOH) functionalization reduces the average CNT agglomerate size and thus ensures better dispersion of CNTs in epoxy even at higher CNT weight fraction. The improved dispersion leads to enhanced interfacial interaction at the CNT/epoxy interface and hence provides higher relative improvement in nanocomposite properties compared to the samples prepared using as‐grown and oxidized CNTs. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2019, 137, 48879.
中文翻译：
碳纳米管分散体的定量及其与环氧纳米复合材料的机械和热学性质的关系
进行了一项实验研究，以定量评估碳纳米管（CNT）在环氧基质中的分散质量，该分散质量是CNT变体和重量分数的函数。为此，使用了两个重量分数（0.05％和0.25％）的已生长，氧化和官能化的CNT来处理CNT /环氧纳米复合材料。使用扫描电子显微镜，X射线衍射和傅立叶变换红外光谱分析不同种类的CNT，以建立纯化路径的效率。通过拉伸和显微硬度测试研究了机械性能的相对变化，同时测量了不同纳米复合材料的热导率，以表征CNT添加对环氧树脂平均热性能的影响。稍后的，进行了定量分析，以建立观察到的平均复合性能改善与CNT在环氧树脂中的分散质量之间的关系。结果表明，羧基（-COOH）官能化降低了平均CNT附聚物的尺寸，因此即使在更高的CNT重量分数的情况下，也可以确保CNT在环氧树脂中的分散性更好。改善的分散性可增强CNT /环氧界面处的界面相互作用，因此与使用生长和氧化的CNT制备的样品相比，纳米复合材料的性能相对更高。分级为4 +©2019 Wiley Periodicals，Inc.J.Appl。Polym。科学 结果表明，羧基（-COOH）官能化降低了平均CNT附聚物的尺寸，因此即使在更高的CNT重量分数的情况下，也可以确保CNT在环氧树脂中的分散性更好。改善的分散性可增强CNT /环氧界面处的界面相互作用，因此与使用生长和氧化的CNT制备的样品相比，纳米复合材料的性能相对更高。分级为4 +©2019 Wiley Periodicals，Inc.J.Appl。Polym。科学 结果表明，羧基（-COOH）官能化降低了平均CNT附聚物的尺寸，因此即使在更高的CNT重量分数的情况下，也可以确保CNT在环氧树脂中的分散性更好。改善的分散性可增强CNT /环氧界面处的界面相互作用，因此与使用生长和氧化的CNT制备的样品相比，纳米复合材料的性能相对更高。分级为4 +©2019 Wiley Periodicals，Inc.J.Appl。Polym。科学2019，137，48879。
更新日期：2019-12-27
中文翻译：
碳纳米管分散体的定量及其与环氧纳米复合材料的机械和热学性质的关系
进行了一项实验研究，以定量评估碳纳米管（CNT）在环氧基质中的分散质量，该分散质量是CNT变体和重量分数的函数。为此，使用了两个重量分数（0.05％和0.25％）的已生长，氧化和官能化的CNT来处理CNT /环氧纳米复合材料。使用扫描电子显微镜，X射线衍射和傅立叶变换红外光谱分析不同种类的CNT，以建立纯化路径的效率。通过拉伸和显微硬度测试研究了机械性能的相对变化，同时测量了不同纳米复合材料的热导率，以表征CNT添加对环氧树脂平均热性能的影响。稍后的，进行了定量分析，以建立观察到的平均复合性能改善与CNT在环氧树脂中的分散质量之间的关系。结果表明，羧基（-COOH）官能化降低了平均CNT附聚物的尺寸，因此即使在更高的CNT重量分数的情况下，也可以确保CNT在环氧树脂中的分散性更好。改善的分散性可增强CNT /环氧界面处的界面相互作用，因此与使用生长和氧化的CNT制备的样品相比，纳米复合材料的性能相对更高。分级为4 +©2019 Wiley Periodicals，Inc.J.Appl。Polym。科学 结果表明，羧基（-COOH）官能化降低了平均CNT附聚物的尺寸，因此即使在更高的CNT重量分数的情况下，也可以确保CNT在环氧树脂中的分散性更好。改善的分散性可增强CNT /环氧界面处的界面相互作用，因此与使用生长和氧化的CNT制备的样品相比，纳米复合材料的性能相对更高。分级为4 +©2019 Wiley Periodicals，Inc.J.Appl。Polym。科学 结果表明，羧基（-COOH）官能化降低了平均CNT附聚物的尺寸，因此即使在更高的CNT重量分数的情况下，也可以确保CNT在环氧树脂中的分散性更好。改善的分散性可增强CNT /环氧界面处的界面相互作用，因此与使用生长和氧化的CNT制备的样品相比，纳米复合材料的性能相对更高。分级为4 +©2019 Wiley Periodicals，Inc.J.Appl。Polym。科学2019，137，48879。
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