3
Spis treści
1. Wprowadzenie ... 7
2. Materiały kompozytowe ... 10
2.1 Kompozyty wzmacniane włóknami... 11
2.2 Włókna węglowe ... 13
2.2.1 Prekursory ... 15
2.2.2 Proces ... 17
2.2.3 Budowa włókna i jego właściwości mechaniczne ... 19
2.2.4 Perspektywy rozwoju technologii włókien węglowych... 20
3. Kompozyty o osnowach polimerowych ... 23
3.1 Poliuretany ... 23
3.1.1 Budowa PU ... 24
3.1.2 Podstawowe surowce służące do syntezy PU ... 25
3.1.2.1 Diizocyjaniany... 26 3.1.2.2 Poliole ... 27 3.1.2.3 Przedłużacze łańcucha ... 28 3.1.2.4 Katalizatory ... 29 3.1.3 Synteza poliuretanów ... 30 3.2 Kompozyty PU/CF ... 32
4. Nanorurki węglowe... 35
4.1 Wzmacnianie matrycy PU nanorurkami węglowymi ... 37
4.2 Synteza nanokompozytów PU/CNT ... 41
5. Materiały samoregenerujące wady ... 44
5.1 Ogólna charakterystyka samoregenerujących się materiałów ... 44
5.2 Samoregeneracja ze wnętrzna ... 45
5.2.1 Materiały samoregenerujące wady zawierające mikrokapilary ... 45
5.2.1.1 Puste rurki i włókno szklane... 45
5.2.1.2 Trójwymiarowy system kapilar w materiale ... 49
5.2.2 Materiały samoregenerujące wady z mikrokapsułkami ... 50
5.3 Materiały z wrodzoną samoregeneracją... 53
5.3.1 Samoregeneracja poprzez oddziaływania fizyczne ... 53
5.3.2 Samoregeneracja poprzez oddziaływania chemiczne ... 56
4
5.4 Podsumowanie wiadomości o materiałach samoregenerujących się ... 64
6. Cel i zakres pracy ... 66
7. Materiały do wytworzenia PU ... 68
7.1Składniki matrycy PU... 68
7.2 Faza modyfikująca... 70
7.2.1 CNT ... 70
7.2.2 Włókno węglowe... 71
8. Synteza PU w obecności CNT ... 73
8.1 Obliczanie receptury syntezy PU ... 73
8.2 Otrzymywanie próbek kompozytów zawierających nanorurki węglowe i włókno węglowe ... 76
8.3 Rodzaje otrzymanych próbek... 78
9. Zakres przeprowadzonych badań... 80
9.1 Badania właściwości mechanicznych ... 80
9.2 Badania właściwości te rmicznych ... 80
9.2.1 Badania TG/DTA ... 80
9.2.2 Skaningowa kalorymetria różnicowa (DSC)... 81
9.2.2.1 Badania TOPEM ... 81
9.3 Badania prze wodnictwa cieplnego ... 82
9.4 Badania SEM ... 83
9.5 Badania metodą spektroskopii w podczerwieni ... 83
9.6 Badania metodą spektroskopii Ramana ... 84
9.7 Badania stopnia samoregeneracji ... 84
10. Wyniki badań i dyskusja o nich ... 88
10.1 Badania kompozytów PU/CNT i PU/CNT-OH ... 88
10.1.1 Badania właściwości mechanicznych kompozytów ... 88
10.1.1.1 Badania właściwości mechanicznych kompozytów PU/CNT ... 88
10.1.1.2 Badania właściwości mechanicznych kompozytów PU/CNT-OH ... 102
10.1.2 Badania TG ... 108
10.1.2.1 Badania termiczne kompozytów PU/CNT ... 109
10.1.2.2 Badania termiczne kompozytów PU/CNT-OH ... 112
10.1.3 Badania DSC ... 117
5
10.1.4 Badania przewodnictwa cieplnego ... 122
10.1.4.1 Badania przewodnictwa cieplnego kompozytów z CNT ... 123
10.1.4.2 Badania przewodnictwa cieplnego kompozytów z CNT-OH ... 125
10.1.5 Badania metodą spektroskopii w podczerwieni ... 126
10.1.6 Badania metodą spektroskopii Ramana ... 130
10.1.6.1 Badania metodą spektroskopii Ramana próbek z CNT... 131
10.1.6.2 Badania metodą spektroskopii Ramana próbek z CNT-OH... 133
10.1.7 Mikroskopia SEM ... 134
10.2 Wyniki badań kompozytów PU/CNT-OH/CF ... 137
10.2.1 Badania właściwości mechanicznych ... 137
10.2.2 Badania termograwimetryczne... 140
10.2.3 Badania przewodnictwa cieplnego ... 141
10.2.4 Badania metodą spektroskopii w podczerwieni ... 142
10.2. Badanie metodą spektroskopii Ramana ... 143
10.2.6 Badania mikrostruktury... 144
10.3 Wyniki badań właściwości samoregenerujących kompozytów PU/CNT-OH... 146
10.3.1 Badania właściwości mechanicznych ... 147
10.3.2 Badania przewodnictwa cieplnego ... 154
10.3.4 Badania właściwości samoregenerujących się kompozytów PU/CNT-OH/CF... 159
10.3.5 Obserwacje mikroskopowe ... 172
