基于界面改性的碳纳米管增强水泥基复合材料力学性能与机理研究

为研究界面改性的碳纳米管(CNTs)增强水泥基复合材料力学性能与机理,用酸处理CNTs的表面,并采用聚乙烯醇(PVA)作为桥联剂改善CNTs与水泥基体间的界面,首先采用XPS光谱、FTIR测试及ToF-SIMS质谱法评价CNTs的表面处理和界面结合情况,然后对比分析了水泥/PVA、水泥/a-CNTs、水泥/PVA/a-CNTs和水泥/PVA/CNTs复合材料的力学性能测试结果。结果表明:CNTs通过表面处理可以得到有效官能团,从而增强和水泥之间的连接,PVA的加入也可以有效改善CNTs与水泥的结合程度;未经处理的原始CNTs对水泥复合材料的抗折强度增强效果不明显,而含有PVA和经表面处理的CNTs的水泥复合材料,其抗折强度显著增加,可从5.52 MPa增加到12.61 MPa。研究证明,通过强化CNTs和水泥基体之间的界面,可以明显增强水泥/CNTs复合材料的力学性能。