复合材料学报第３２卷　第１期　　２月　２０１５年Ａｃｔａ　Ｍａｔｅｒｉａｅ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔａｅ　Ｓｉｎｉｃａ Ｖｏｌ．３２ Ｎｏ．１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２０１５ＤＯＩ：１０．１３８０１／ｊ．ｃｎｋｉ．ｆｈｃｌｘｂ．２０１４０５０２．００２收稿日期：２０１３－１２－２５；录用日期：２０１４－０２－０７；网络出版时间：２０１４－０５－０２　１２：５６网络出版地址：ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１０．１３８０１／ｊ．ｃｎｋｉ．ｆｈｃｌｘｂ．２０１４０５０２．００２．ｈｔｍｌ基金项目：北京市自然科学基金（２１２２０５５）；浙江省教育厅科研项目（Ｙ２０１３３０１７２）；浙江省纺织工程重点学科－高效节能短流程纺织先进加工技术（２０１０Ｒ５０１２）；嘉兴市科技计划（２０１３ＡＹ１１０１６）通讯作者：付绍云，博士，研究员，博士生导师，研究方向为聚合物基复合材料。　Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｙｆｕ＠ｍａｉｌ．ｉｐｃ．ａｃ．ｃｎ引用格式：沈小军，孟令轩，付绍云．石墨烯－多壁碳纳米管协同增强环氧树脂复合材料的低温力学性能［Ｊ］．复合材料学报，２０１５，３２（１）：２１－２６．Ｓｈｅｎ　Ｘ　Ｊ，Ｍｅｎｇ　Ｌ　Ｘ，Ｆｕ　Ｓ　Ｙ．Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｅｐｏｘｙ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃａｌｌｙ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｂｙ　ｇｒａｐｈｅｎｅｍｕｌｔｉ－ｗａｌｌｅｄ　ｃａｒｂｏｎ　ｎａｎｏｔｕｂｅｓ［Ｊ］．Ａｃｔａ　Ｍａｔｅｒｉａｅ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔａｅ　Ｓｉｎｉｃａ，２０１５，３２（１）：２１－２６．石墨烯－多壁碳纳米管协同增强环氧树脂复合材料的低温力学性能沈小军１，２，孟令轩１，付绍云＊２（１．嘉兴学院材料与纺织工程学院，嘉兴３１４０００；２．中国科学院理化技术研究所，北京１００１９０）摘　要：　为了提高环氧树脂的低温力学性能，采用石墨烯与多壁碳纳米管（ＭＷＣＮＴｓ）协同改性环氧树脂，系统研究了石墨烯－ＭＷＣＮＴｓ／环氧树脂复合材料的室温（ＲＴ）和低温（７７Ｋ）力学性能。结果表明：当石墨烯的质量分数为０．１ｗｔ％，ＭＷＣＮＴｓ的质量分数为０．５ｗｔ％时，纳米填料的加入可同时改善环氧树脂的低温拉伸强度、弹性模量和冲击强度；在此最佳含量下，石墨烯－ＭＷＣＮＴｓ／环氧树脂复合材料在ＲＴ和７７Ｋ时的拉伸强度皆达到最大值，比纯环氧树脂的拉伸强度分别提高了１１．０４％ 和４３．７８％。石墨烯和ＭＷＣＮＴｓ能协同提高环氧树脂的低温力学性能。关键词：　多壁碳纳米管；石墨烯；环氧树脂；复合材料；低温力学性能中图分类号：　ＴＢ３３２　　　文献标志码：　Ａ　　　文章编号：　１０００－３８５１（２０１５）０１－００２１－０６　　随着超导技术、空间技术以及大型低温工程（如国际热核反应堆）的快速发展，环氧树脂作为浸渍材料、胶黏剂以及先进复合材料的基体材料被越来越多地应用于低温工程领域［１－３］。但是环氧树脂固化体系在常温下存在韧性低和抗冲击差的缺点，在低温下会更加脆。因此，为了使环氧树脂被有效地应用于低温工程领域中，必须改进其在液氮和液氦等低温下的力学性能。已有报道采用柔性改性剂和刚性改性剂等改性环氧树脂［４－７］。Ｙａｎｇ等［８］采用聚醚胺来提高环氧树脂的低温韧性；Ｈｕａｎｇ等［９］采用纳米ＳｉＯ２颗粒来提高环氧树脂的低温力学性能；Ｙａｎｇ等［１０－１１］分别采用膨胀蒙脱土和超支化聚合物来改性环氧树脂的低温力学性能；Ｆｕ等［１２］采用聚氨酯使环氧树脂的低温力学性能有了很大的提高。近年来，随着碳纳米管的深入研究，碳纳米管优异的力学性能不断得到证实，并且被用来提高聚合物的力学性能。本课题组Ｃｈｅｎ等［６］采用碳纳米管来改性环氧树脂的低温力学性能。结果表明：当碳纳米管的质量分数为０．５％时，复合材料的室温冲击强度提高了３０．８５％，液氮温度下的冲击强度和拉伸强度分别提高了４８．４１％和２８．７％。自２００４年石墨烯被发现以来，由于它具有优异的电学、力学和热学性能，引起了世界范围内科学家的广泛关注［１３－１５］。同时，石墨烯作为一种新的聚合物改性填料，被用来改善环氧树脂的室温力学性能，获得了很好的效果［１６］。本课题组Ｓｈｅｎ等［１７］利用石墨烯提高环氧树脂的低温力学性能。结果表明：当石墨烯的质量分数为０．１％时，相对于纯环氧树脂，复合材料的拉伸强度在室温（ＲＴ）和低温（７７Ｋ）下分别提高了３．５％ 和１７．１％，复合材料的冲击强度在ＲＴ和７７Ｋ下分别提高了１０．５％ 和２３．７％。Ｙａｎｇ等［１８］利用石墨烯与碳纳米管超混杂体系改善环氧树脂的力学性能和导热性能，质量分数为１％ 的超混杂体系（功能化碳纳米管和石墨烯的质量比为１∶９）增强的环氧树脂基复合材料比质量分数为１％ 的功能化碳纳米管增强的环氧树脂基复合材料在拉伸模量、拉伸强度和热导率方面分别提高了１９．５％、１．６％和５２．１％。但是，截至目前，利用石墨烯和碳纳米管超混杂填料增强环氧树脂低温力学性能的研究鲜有报道。本文采用石墨烯与多壁碳纳米管（ＭＷＣＮＴｓ）超混杂填料来改善环氧树脂的低温力学性能。研究了石墨烯与ＭＷＣＮＴｓ的协同增强效果，同时对其增强机制进行了探讨，对ＲＴ和７７Ｋ 下不同的界面结合情况进行了分析。１　试验材料及方法１．１　原材料采用的原材料为：双酚Ａ 型环氧树脂，ＷＳＲ－６１５，环氧值为０．５０～０．５６，无锡树脂厂；芳香胺固化剂，二乙基甲苯二胺（ＤＥＴＤＡ），活性氢当量为４４．３，是２种异构体的混合物，含有７４％～８０％的２，４－异构体和１８％～２４％ 的２，６－异构体，昆山化学厂；天然石墨粉，青岛奥科石墨公司；ＭＷＣＮＴｓ，直径３０～５０ｎｍ，长１０～２０μｍ，纯度大于９５％，成都有机化学研究所；丙酮、浓盐酸、浓硫酸及高锰酸钾，北京化学厂；硝酸钠，天津精细化学工业研究所。１．２　石墨烯－ＭＷＣＮＴｓ／环氧树脂复合材料的制备对Ｈｕｍｍｅｒｓ制备氧化石墨法进行改进［１９］，用硝酸钠、浓硫酸和高锰酸钾的混合溶液把天然石墨氧化成氧化石墨。然后用热剥离法制备得到石墨烯［１７］。把ＭＷＣＮＴｓ和石墨烯分散到丙酮中，浓度为０．１ｇ／１００ｍＬ。对得到的混合液用细胞粉碎机超声处理２ｈ，再加入环氧树脂，搅拌均匀后，继续用细胞粉碎机超声处理２ｈ。随后把得到的混合物放入烘箱中在８０℃下处理２４ｈ，去除混合物中的丙酮。然后按照化学当量比，把相应量的固化剂ＤＥＴＤＡ加入到混合物中，边磁力搅拌边用真空泵脱除体系中剩余的气泡和丙酮。最后，把得到的混合物浇注到模具中，按８０℃／８ｈ＋１３０℃／１２ｈ固化，分别按ＡＳＴＭ　Ｄ６３８－１０［２０］和ＧＢ／Ｔ　２５６７－２００８［２１］标准制备拉伸试样和冲击试样。所有复合材料试样中，ＭＷＣＮＴｓ的质量分数均为０．５％。１．３　表征和性能测试Ｘ射线粉晶衍射：以铜为靶极，Ｘ射线的波长为０．１５４ｎｍ。扫描分析：采用Ｈｉｔａｃｈｉ　Ｓ－４３００型扫描电子显微镜（ＳＥＭ）对石墨烯表面形貌及复合材料的拉伸及冲击断面进行表征。将材料的断面剪下，表面喷金后观察。超混杂复合材料切片表征：采用ＪＥＯＬ　ＪＥＭ－２０１０型透射电子显微镜（ＴＥＭ）对石墨烯的形貌结构及复合材料中石墨烯的分散情况进行表征。拉伸性能测试：拉伸性能测试在中科院理化所低温测试与复合材料组的ＩＮＳＴＲＯＮ　５８８２型试验机上进行，测试中的拉伸速率为２ｍｍ／ｍｉｎ，所有拉伸试样按照ＡＳＴＭ　Ｄ６３８－１０［２０］标准来测试。试样在低温下测试时，先在液氮中浸泡１０ｍｉｎ，然后直接开始测试。冲击性能测试：冲击性能测试在中科院理化所低温测试与复合材料组的ＲＧ－３０型试验机上进行，试样尺寸为８０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍ，选用冲击摆锤最大冲击能为７．３５Ｊ，冲击试样按照ＧＢ／Ｔ　２５６７－２００８［２１］标准测试。为了保证低温环境，将试样浸泡在液氮中１０ｍｉｎ，然后用镊子迅速取出，几秒钟内完成冲击测试，实际温度接近７７Ｋ［１０］。２　结果与讨论２．１　ＭＷＣＮＴｓ和石墨烯的表征结果图１为ＭＷＣＮＴｓ和石墨烯的ＸＲＤ谱图。可以看出，ＭＷＣＮＴｓ在２６°和４３°左右各有１个明显的特征峰，分别对应于ＭＷＣＮＴｓ的００２和１００晶面衍射［２２］。而对于石墨烯，在２６°左右有１个非常弱的宽峰，这对应于石墨的特征峰，说明石墨烯并不是每片都是单层的。但是由于其峰很弱，说明氧化石墨被成功热剥离得到石墨烯，尽管不是每一片都是单层的，但是总体剥离效果不错［２３］。图２为ＭＷＣＮＴｓ和石墨烯的ＳＥＭ 和ＴＥＭ图１　ＭＷＣＮＴｓ和石墨烯的ＸＲＤ谱图Ｆｉｇ．１　ＸＲＤ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ　ＭＷＣＮＴｓ　ａｎｄ　ｇｒａｐｈｅｎｅ·２２· 复合材料学报照片。从图２（ａ）和图２（ｂ）中可以看出，ＭＷＣＮＴｓ的直径为２０～３０ｎｍ，并且ＭＷＣＮＴｓ相互缠绕在一起。从图２（ｃ）和图２（ｄ）中可以看出，石墨烯是带有很多褶皱的薄层结构，直径约为２～３μｍ。在一般情况下，石墨烯由于具有很高的表面能而团聚在一起。图２　ＭＷＣＮＴｓ和石墨烯的ＳＥＭ 和ＴＥＭ 照片Ｆｉｇ．２　ＳＥＭ　ａｎｄ　ＴＥＭ　ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ　ｏｆ　ＭＷＣＮＴｓ　ａｎｄ　ｇｒａｐｈｅｎｅ２．２　拉伸性能表１为环氧树脂和石墨烯－ＭＷＣＮＴｓ／环氧树脂复合材料在ＲＴ和７７Ｋ时的拉伸强度和弹性模量。由拉伸强度数据可以看出，当只加入０．５ｗｔ％的ＭＷＣＮＴｓ时，复合材料在ＲＴ 和７７Ｋ 时的拉伸强度相对于纯环氧树脂的拉伸强度分别提高了２．６６％和１９．５７％。当继续加入０．１ｗｔ％的石墨烯时，复合材料在ＲＴ和７７Ｋ 时的拉伸强度达到最大值，比纯环氧树脂的拉伸强度分别提高了１１．０４％和４３．７８％。同时，比只加０．５ｗｔ％ ＭＷＣＮＴｓ的复合材料的拉伸强度分别提高了８．１６％ 和２０．２４％。但是当石墨烯的质量分数继续增加时，体系的拉伸强度逐渐下降。从表１中可以看出，当石墨烯质量分数为０．５ｗｔ％时，复合材料的拉伸强度非常差以至于试样在低温拉伸测试前已经断裂。图３为不同ＭＷＣＮＴｓ和石墨烯质量分数的石墨烯－ＭＷＣＮＴｓ／环氧树脂复合材料的ＴＥＭ 照片。可以看出，当石墨烯质量分数为０．１ｗｔ％时，相比于只加ＭＷＣＮＴｓ的体系，ＭＷＣＮＴｓ更加均匀地分散在环氧树脂基体中，这是由于石墨烯会包裹ＭＷＣＮＴｓ，即表面能的降低有利于体系的稳定，从而阻止了ＭＷＣＮＴｓ的团聚［２４］。同时，也没有发现石墨烯本身产生明显的团聚。因此，这个配方下的复合材料的拉伸强度得到了明显提高，意味着石墨烯和ＭＷＣＮＴｓ在体系中有效地传递了应力。但是如图３（ｃ）所示，当石墨烯质量分数为０．５ｗｔ％时，石墨烯出现了明显的团聚，因此当石墨烯质量分数高于０．１ｗｔ％时，复合材料在ＲＴ和７７Ｋ时的拉伸强度都逐渐下降，其原因是微裂纹将会在团聚处产生，并且扩展到整个样品［２５］。表１　环氧树脂和石墨烯－ＭＷＣＮＴｓ／环氧树脂复合材料在ＲＴ和７７Ｋ时的拉伸强度和弹性模量Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｅｌａｓｔｉｃ　ｍｏｄｕｌｕｓ　ｏｆ　ｅｐｏｘｙ　ａｎｄ　ｇｒａｐｈｅｎｅ－ＭＷＣＮＴｓ／ｅｐｏｘｙ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ａｔ　ＲＴ　ａｎｄ　７７ＫＮａｎｏ　ｆｉｌｌｅｒＴｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ／ＭＰａ　Ｅｌａｓｔｉｃ　ｍｏｄｕｌｕｓ／ＧＰａＲＴ　７７Ｋ ＲＴ　７７ＫＷｉｔｈｏｕｔ　ｎａｎｏ　ｆｉｌｌｅｒ　６８．７±０．１　７９．０±０．３　２．２±０．１　５．９±０．２０．５ｗｔ％ ＭＷＣＮＴｓ　７０．６±４．１　９４．５±４．１　２．４±０．１　６．４±０．１０．５ｗｔ％ ＭＷＣＮＴｓ＋０．０５ｗｔ％ｇｒａｐｈｅｎｅ　７２．８±０．４　１０１．８±３．０　２．５±０．１　６．５±０．１０．５ｗｔ％ ＭＷＣＮＴｓ＋０．１ｗｔ％ｇｒａｐｈｅｎｅ　７６．３±６．３　１１３．６±５．１　２．６±０．１　６．８±０．２０．５ｗｔ％ ＭＷＣＮＴｓ＋０．２ｗｔ％ｇｒａｐｈｅｎｅ　７４．４±４．９　１００．２±３．６　２．７±０．２　７．０±０．１０．５ｗｔ％ ＭＷＣＮＴｓ＋０．５ｗｔ％ｇｒａｐｈｅｎｅ　６３．８±３．７　９４．０±６．０　２．９±０．１　７．１±０．１图３　不同ＭＷＣＮＴｓ和石墨烯质量分数的石墨烯－ＭＷＣＮＴｓ／环氧树脂复合材料的ＴＥＭ 照片Ｆｉｇ．３　ＴＥＭ　ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ　ｏｆ　ｇｒａｐｈｅｎｅ－ＭＷＣＮＴｓ／ｅｐｏｘｙ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ＭＷＣＮＴｓ　ａｎｄ　ｇｒａｐｈｅｎｅ沈小军，等：石墨烯－多壁碳纳米管协同增强环氧树脂复合材料的低温力学性能·２３·　　从表１中可以进一步看出，所有试样在７７Ｋ时的拉伸强度高于其在ＲＴ时的拉伸强度。这主要归因于两方面：（１）复合材料的力学强度很大程度上依赖于纳米填料与环氧树脂的界面结合程度。从图４（ａ）石墨烯质量分数为０．５ｗｔ％的ＭＷＣＮＴｓ－石墨烯／环氧树脂复合材料拉伸断面在ＲＴ 时的ＳＥＭ 照片可以看出，ＭＷＣＮＴｓ与环氧树脂的界面结合地并不是很好，这是由于拉伸断面上被拔出的ＭＷＣＮＴｓ表面没有环氧树脂的附着。但从图４（ｂ）石墨烯质量分数为０．５ｗｔ％的ＭＷＣＮＴｓ－石墨烯／环氧树脂复合材料拉伸断面在７７Ｋ 时的ＳＥＭ 照片可以看出，ＭＷＣＮＴｓ与环氧树脂在７７Ｋ时有很好的界面结合。由于拉伸拔出的ＭＷＣＮＴｓ上牢牢粘有环氧树脂，ＭＷＣＮＴｓ与环氧树脂的界面在７７Ｋ时比在ＲＴ时结合地更好。当温度从ＲＴ降到７７Ｋ时，环氧树脂的热收缩增加了环氧树脂对ＭＷＣＮＴｓ的钳位应力，因此导致复合材料在７７Ｋ时有更强的界面结合。而这种好的界面结合将使应力更好地从环氧树脂传递给ＭＷＣＮＴｓ，因此更能体现ＭＷＣＮＴｓ的增强效果。由此，复合材料在７７Ｋ时比在ＲＴ时有更高的拉伸强度。（２）当温度从ＲＴ降到７７Ｋ时，由于环氧树脂分子链的收缩，分子链间的键合力变大［６，１０］。因而，纯环氧树脂在７７Ｋ时的强度也高于在ＲＴ时的强度。前期工作表明，石墨烯与环氧树脂的界面结合具有相似的规律［１４］。图４　石墨烯质量分数为０．５ｗｔ％的ＭＷＣＮＴｓ－石墨烯／环氧树脂复合材料拉伸断面在ＲＴ和７７Ｋ时的ＳＥＭ 照片Ｆｉｇ．４　ＳＥＭ　ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ　ｏｆ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｓｕｒｆａｃｅｓ　ｆｏｒＭＷＣＮＴｓ－ｇｒａｐｈｅｎｅ／ｅｐｏｘｙ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｗｉｔｈ　０．５ｗｔ％ｏｆ　ｇｒａｐｈｅｎｅ　ａｔ　ＲＴ　ａｎｄ　７７Ｋ由表１弹性模量数据可知，在ＲＴ和７７Ｋ时，复合材料的弹性模量都随着纳米填料质量分数的增加而增加。这主要是由于ＭＷＣＮＴｓ和石墨烯的弹性模量远大于环氧树脂的弹性模量［６，２６］。具有相同纳米填料质量分数的复合材料在７７Ｋ时的弹性模量高于ＲＴ时的弹性模量，这主要是由以下两方面原因造成：（１）环氧树脂的分子链在７７Ｋ 时比在ＲＴ时排列得更加紧密［１２］，因而环氧树脂基体在７７Ｋ时的弹性模量高于在ＲＴ时的弹性模量。（２）ＭＷＣＮＴｓ和石墨烯在７７Ｋ 时的弹性模量也高于其在ＲＴ时的弹性模量，因此，依据非连续复合材料的模量原理［２７］，复合材料在７７Ｋ时的弹性模量高于其在ＲＴ时的弹性模量。２．３　冲击性能表２为环氧树脂和石墨烯－ＭＷＣＮＴｓ／环氧树脂复合材料在ＲＴ和７７Ｋ 时的冲击强度，图５为环氧树脂和石墨烯－ＭＷＣＮＴｓ／环氧树脂复合材料冲击断口形貌（７７Ｋ）。由表２可以看出，当只加入０．５ｗｔ％的ＭＷＣＮＴｓ时，石墨烯－ＭＷＣＮＴｓ／环氧树脂复合材料在ＲＴ和７７Ｋ时的冲击强度相对于纯环氧树脂的分别提高了９．０５％和１０．３９％。这是因为当ＭＷＣＮＴｓ分散在环氧树脂基体中时，能有效阻止环氧树脂中微裂纹的扩张［１０，２８］。这样的结果就导致复合材料的冲击断口形貌（见图５（ｂ））比纯环氧树脂的冲击断口形貌（见图５（ａ））更加粗糙。表２　环氧树脂和石墨烯－ＭＷＣＮＴｓ／环氧树脂复合材料在ＲＴ和７７Ｋ时的冲击强度Ｔａｂｌｅ　２　Ｉｍｐａｃｔ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｅｐｏｘｙ　ａｎｄ　ｇｒａｐｈｅｎｅ－ＭＷＣＮＴｓ／ｅｐｏｘｙ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ａｔ　ＲＴ　ａｎｄ　７７ＫＮａｎｏ　ｆｉｌｌｅｒＩｍｐａｃｔ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ／（ｋＪ·ｍ－２）ＲＴ　７７ＫＷｉｔｈｏｕｔ　ｎａｎｏ　ｆｉｌｌｅｒ　１４．９±１．６　１４．０±２．６０．５ｗｔ％ ＭＷＣＮＴｓ　１６．３±０．１　１５．４±０．２０．５ｗｔ％ ＭＷＣＮＴｓ＋０．０５ｗｔ％ｇｒａｐｈｅｎｅ １６．６±０．５　１６．１±１．７０．５ｗｔ％ ＭＷＣＮＴｓ＋０．１ｗｔ％ｇｒａｐｈｅｎｅ １９．０±０．４　１７．３±０．２０．５ｗｔ％ ＭＷＣＮＴｓ＋０．２ｗｔ％ｇｒａｐｈｅｎｅ １７．０±１．１　１５．６±１．２０．５ｗｔ％ ＭＷＣＮＴｓ＋０．５ｗｔ％ｇｒａｐｈｅｎｅ １３．８±２．５　１２．５±２．７而当往体系中继续加入０．１ｗｔ％的石墨烯时，体系在ＲＴ和７７Ｋ 时的冲击强度达到最大值，此时比纯环氧树脂的冲击强度分别提高了１９．３８％和３９．２６％，比只加０．５ｗｔ％ ＭＷＣＮＴｓ的体系分别提高了９．４７％和２６．１５％。这由以下两方面原因造成：（１）石墨烯的加入使得ＭＷＣＮＴｓ的分散程度比只加ＭＷＣＮＴｓ的体系更好（见图３（ａ）和图３（ｂ））。（２）由于石墨烯本身对体系的增韧效果，所以如图５（ｂ）和图５（ｃ）所示，尽管只加ＭＷＣＮＴｓ的复合材料的冲击断面比加０．１ｗｔ％ 石墨烯和０．５ｗｔ％ ＭＷＣＮＴｓ的复合材料的冲击断面更加粗·２４· 复合材料学报图５　环氧树脂和石墨烯－ＭＷＣＮＴｓ／环氧树脂复合材料冲击断口形貌（７７Ｋ）Ｆｉｇ．５　Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　ｉｍｐａｃｔ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｅｐｏｘｙ　ａｎｄ　ｇｒａｐｈｅｎｅ－ＭＷＣＮＴｓ／ｅｐｏｘｙ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ（７７Ｋ）糙，但其增韧效果不如后者。但是当石墨烯的质量分数继续增加时，体系的冲击强度反而下降。这是由于当石墨烯质量分数高于０．１ｗｔ％时，石墨烯和ＭＷＣＮＴｓ都会出现明显团聚（见图３（ｃ）和图５（ｄ））。这种团聚的负面破坏效应超过了使断面粗糙的增韧效应。在ＲＴ时测试的复合材料冲击断口形貌也有相似的结果。另外，从表２中还可以看出，材料在ＲＴ时的冲击强度高于其在７７Ｋ时的值。这主要是由于温度从ＲＴ降到７７Ｋ 时，环氧树脂的分子链运动受到限制。所以在ＲＴ 时，当冲击载荷作用于材料时，环氧树脂分子链通过运动消耗一部分的冲击能，材料在ＲＴ时的冲击强度会更高［６］。３　结　论（１）当多壁碳纳米管（ＭＷＣＮＴｓ）质量分数为０．５ｗｔ％，石墨烯质量分数为０．１ｗｔ％时，二者能同时有效增强环氧树脂的低温拉伸强度、弹性模量和冲击强度，体现了两者的协同效应。石墨烯的加入使得体系中ＭＷＣＮＴｓ的分散程度得到提高，体现出较优异的增强效果。（２）当ＭＷＣＮＴｓ质量分数为０．５ｗｔ％，石墨烯质量分数为０．１ｗｔ％时，复合材料体系在室温（ＲＴ）和低温（７７Ｋ）时的拉伸强度和冲击强度达到最大值。参考文献：［１］　Ｃｈｅｎ　Ｗ　Ｘ，Ｃｈｅｎ　Ｗ　Ｌ，Ｘｕ　Ｚ　Ｄ，ｅｔ　ａｌ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎ　ｎａｎｏｔｕｂｅｓ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ－ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ａｃｔａ　Ｍａｔｅｒｉａｅ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔａｅ　Ｓｉｎｉｃａ，２００１，１８（４）：１－５（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）．陈卫祥，陈文录，徐铸德，等．碳纳米管的特性及其高性能的复合材料［Ｊ］．复合材料学报，２００１，１８（４）：１－５．［２］　Ｎａｉｒ　Ａ，Ｒｏｙ　Ｓ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｏｆ　ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄａｍａｇｅ　ｉｎｇｒａｐｈｉｔｅ／ｅｐｏｘｙ　ｌａｍｉｎａｔｅｓ　ｆｏｒ　ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｆｕｅｌ　ｓｔｏｒａｇｅ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，６７（１１－１２）：２５９２－２６０５．［３］　Ｊｕ　Ｊ，Ｐｉｃｋｌｅ　Ｂ　Ｄ，Ｍｏｒｇａｎ　Ｒ　Ｊ，ｅｔ　ａｌ．Ａｎ　ｉｎｉｔｉａｌ　ａｎｄ　ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ　ｆａｉｌｕｒｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｆｕｅｌ　ｔａｎｋ　ｄｅｓｉｇｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００８，４２（６）：５６９－５９２．［４］　Ｗａｎｇ　Ｘ　Ｂ，Ｌｉ　Ｊ　Ｑ，Ｌｕｏ　Ｙ　Ｊ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ｇｒａｐｈｅｎｅ　ａｅｒｏｇｅｌ／ｅｐｏｘｙ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ａｃｔａ　Ｍａｔｅｒｉａｅ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔａｅ　Ｓｉｎｉｃａ　２０１３，３０（６）：１－６（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）．王学宝，李晋庆，罗运军．石墨烯气凝胶／环氧树脂复合材料的制备及导电性能［Ｊ］．复合材料学报，２０１３，３０（６）：１－６．［５］　Ｕｅｋｉ　Ｔ，Ｎｏｊｉｍａ　Ｋ，Ａｓａｎｏ　Ｋ，ｅｔ　ａｌ．Ｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇ　ｏｆ　ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｆｏｒ　ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｕｓｅ［Ｊ］．Ａｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　ＣｒｙｏｇｅｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，１９９８，４４：２７７－２８３．［６］　Ｃｈｅｎ　Ｚ　Ｋ，Ｙａｎｇ　Ｊ　Ｐ，Ｎｉ　Ｑ　Ｑ，ｅｔ　ａｌ．Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎｓ　ｗｉｔｈ　ｍｕｌｔｉ－ｗａｌｌｅｄ　ｃａｒｂｏｎ　ｎａｎｏｔｕｂｅｓ　ｆｏｒ　ｅｎｈａｎｃｉｎｇ　ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ，２００９，５０（１９）：４７５３－４７５９．［７］　Ｙａｎｇ　Ｇ，Ｚｈｅｎｇ　Ｂ，Ｙａｎｇ　Ｊ　Ｐ，ｅｔ　ａｌ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｅｐｏｘｙ　ｒｅｓｉｎｓ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｂｙ　ｐｏｌｙ（ｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｐａｒｔ　Ａ：Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００８，４６（２）：６１２－６２４．［８］　Ｙａｎｇ　Ｇ，Ｆｕ　Ｓ　Ｙ，Ｙａｎｇ　Ｊ　Ｐ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｅｐｏｘｙ　ｒｅｓｉｎｓ　ｗｉｔｈ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｄｉａｍｉｎｅｓ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ，２００７，４８（１）：３０２－３１０．［９］　Ｈｕａｎｇ　Ｃ　Ｊ，Ｆｕ　Ｓ　Ｙ，Ｚｈａｎｇ　Ｙ　Ｈ，ｅｔ　ａｌ．Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ　ＳｉＯ２／ｅｐｏｘｙ　ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓ，２００５，４５（６）：４５０－４５４．［１０］　Ｙａｎｇ　Ｊ　Ｐ，Ｙａｎｇ　Ｇ，Ｘｕ　Ｇ　Ｓ，ｅｔ　ａｌ．Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒｓ　ｏｆ　ＭＭＴ／ｅｐｏｘｙ　ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，６７（１４）：２９３４－２９４０．［１１］　Ｙａｎｇ　Ｊ　Ｐ，Ｃｈｅｎ　Ｚ　Ｋ，Ｙａｎｇ　Ｇ，ｅｔ　ａｌ．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｉｍｐａｃｔｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｅｐｏｘｙ　ｒｅｓｉｎｓ　ｂｙ　ａ　ｈｙｐｅｒｂｒａｎｃｈｅｄ　ｐｏｌｙｍｅｒ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ，２００８，４９（１３－１４）：３１６８－３１７５．［１２］　Ｆｕ　Ｓ　Ｙ，Ｐａｎ　Ｑ　Ｙ，Ｈｕａｎｇ　Ｃ　Ｊ，ｅｔ　ａｌ．Ａ　ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｅｐｏｘｙ　ｂｌｅｎｄ　ｍａｔｒｉｃｅｓ　ａｎｄＳｉＯ２／ｅｐｏｘｙ　ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｋｅｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００６，３１２：２１１－２１６．［１３］　Ｂｏｌｏｔｉｎ　Ｋ　Ｉ，Ｓｉｋｅｓ　Ｋ　Ｊ，Ｊｉａｎｇ　Ｚ，ｅｔ　ａｌ．Ｕｌｔｒａｈｉｇｈ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｍｏｂｉｌｉｔｙ　ｉｎ　ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　ｇｒａｐｈｅｎｅ［Ｊ］．Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２００８，１４６：３５１－３５５．［１４］　Ｂａｌａｎｄｉｎ　Ａ　Ａ，Ｇｈｏｓｈ　Ｓ，Ｂａｏ　Ｗ，ｅｔ　ａｌ．Ｓｕｐｅｒｉｏｒ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ－ｌａｙｅｒ　ｇｒａｐｈｅｎｅ［Ｊ］．Ｎａｎｏ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００８，８（３）：９０２－９０７．沈小军，等：石墨烯－多壁碳纳米管协同增强环氧树脂复合材料的低温力学性能·２５·［１５］　Ｚｅｉｎａｌｉｐｏｕｒ－Ｙａｚｄｉ　Ｃ　Ｄ，Ｃｈｒｉｓｔｏｆｉｄｅｓ　Ｃ．Ｌｉｎｅａｒ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｂｉｎｄｉｎｇ　ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　Ｙｏｕｎｇ’ｓ　ｍｏｄｕｌｕｓ　ｉｎ　ｇｒａｐｈｅｎｅ　ｎａｎｏｒｉｂｂｏｎｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，２００９，１０６（５）：０５４３１８．［１６］　Ｒａｆｉｅｅ　Ｍ　Ａ，Ｒａｆｉｅｅ　Ｊ，Ｓｒｉｖａｓｔａｖａ　Ｉ，ｅｔ　ａｌ．Ｆｒａｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｆａｔｉｇｕｅ　ｉｎ　ｇｒａｐｈｅｎｅ　ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｓｍａｌｌ，２０１０，６（２）：１７９－１８３．［１７］　Ｓｈｅｎ　Ｘ　Ｊ，Ｌｉｕ　Ｙ，Ｘｉａｏ　Ｈ　Ｍ，ｅｔ　ａｌ．Ｔｈｅ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ　ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ　ｅｐｏｘｙ　ｒｅｓｉｎｓ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２，７２（１３）：１５８１－１５８７．［１８］　Ｙａｎｇ　Ｓ　Ｙ，Ｌｉｎ　Ｗ　Ｎ，Ｈｕａｎｇ　Ｙ　Ｌ，ｅｔ　ａｌ．Ｓｙｎｅｒｇｅｔｉｃ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ　ｐｌａｔｅｌｅｔｓ　ａｎｄ　ｃａｒｂｏｎ　ｎａｎｏｔｕｂｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｅｐｏｘｙ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｃａｒｂｏｎ，２０１１，４９（３）：７９３－８０３．［１９］　Ｈｕｍｍｅｒｓ　Ｗ　Ｓ，Ｏｆｆｅｍａｎ　Ｒ　Ｅ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｒａｐｈｉｔｉｃ　ｏｘｉｄｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，１９５８，８０（６）：１３３９．［２０］　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ．ＡＳＴＭ　Ｄ６３８－１０Ｓｔａｎｄａｒｄ　ｔｅｓｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆｐｌａｓｔｉｃｓ［Ｓ］．Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ：ＡＳＴＭ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０１０．［２１］　Ｔｈｅ　Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ　ｏｆ　Ｆｉｂｅｒ　ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃ．ＧＢ／Ｔ　２５６７－２００８Ｇｅｎｅｒａｌ　ｒｕｌｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｓｉｎ　ｃａｓｔｂｏｄｙ　ｔｅｓｔ　ｍｅｔｈｏｄ［Ｓ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｓｔａｎｄａｒｄｓ　Ｐｒｅｓｓ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，２００８（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）．全国纤维增强塑料标准化技术委员会．ＧＢ／Ｔ　２５６７－２００８树脂浇铸体试验方法总则［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２００８．［２２］　Ｌｅｅ　Ｄ　Ｙ，Ｌｅｅ　Ｍ　Ｈ，Ｋｉｍ　Ｋ　Ｊ，ｅｔ　ａｌ．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉｗａｌｌｅｄｃａｒｂｏｎ　ｎａｎｏｔｕｂｅ（Ｍ－ＣＮＴ）ｌｏａｄｉｎｇ　ｏｎ　Ｍ－ＣＮＴ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅＭ－ＣＮＴ　ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ　ｉｏｎｏｍｅｒｉｃ　ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｓｕｒｆａｃｅ　＆Ｃｏａｔｉｎｇｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００５，２００（５－６）：１９２０－１９２５．［２３］　Ｎｇｕｙｅｎ　Ｄ　Ａ，Ｌｅｅ　Ｙ　Ｒ，Ｒａｇｈｕ　Ａ　Ｖ，ｅｔ　ａｌ．Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ａ　ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ　ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｗｉｔｈ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ　ｇｒａｐｈｅｎｅ　ｓｈｅｅｔ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００９，５８（４）：４１２－４１７．［２４］　Ｌｉ　Ｙ　Ｑ，Ｙａｎｇ　Ｔ　Ｙ，Ｙｕ　Ｔ，ｅｔ　ａｌ．Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｈｙｂｒｉｄｃａｒｂｏｎ　ｎａｎｔｕｂｅ–ｇｒａｐｈｅｎｅ　ｏｘｉｄｅ　ａｓ　ａ　ｎａｎｏｆｉｌｌｅｒ　ｉｎ　ｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＰＶＡ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１１，２１（２９）：１０８４４－１０８５１．［２５］　Ｙａｎｇ　Ｊ　Ｐ，Ｙａｎｇ　Ｇ，Ｘｕ　Ｇ　Ｓ，ｅｔ　ａｌ．Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒｓ　ｏｆ　ＭＭＴ／ｅｐｏｘｙ　ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，６７（１４）：２９３４－２９４０．［２６］　Ｉｓｉｋ　Ｉ，Ｙｉｌｍａｚｅｒ　Ｕ，Ｂａｙｒａｍ　Ｇ．Ｉｍｐａｃｔ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｅｐｏｘｙ／ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ　ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ，２００３，４４（２０）：６３７１－６３７７．［２７］　Ｆｕ　Ｓ　Ｙ，Ｌａｕｋｅ　Ｂ，Ｍａｉ　Ｙ　Ｗ．Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　ｓｈｏｒｔｆｉｂｒｅ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｐｏｌｙｍｅｒ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｍ］．Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ：Ｗｏｏｄｈｅａｄ　Ｌｔｄ．，２００９：１１９－１５９．［２８］　Ｗａｎｇ　Ｌ，Ｗａｎｇ　Ｋ，Ｃｈｅｎ　Ｌ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ａｎｄｔｈｅｒｍａｌ／ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｅｐｏｘｙ／ｎａｎｏｃｌａｙ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　Ｐａｒｔ　Ａ：Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，２００６，３７（１１）：１８９０－１８９６．Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｅｐｏｘｙ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃａｌｌｙ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｂｙｇｒａｐｈｅｎｅ－ｍｕｌｔｉ－ｗａｌｌｅｄ　ｃａｒｂｏｎ　ｎａｎｏｔｕｂｅｓＳＨＥＮ　Ｘｉａｏｊｕｎ１，２，ＭＥＮＧ　Ｌｉｎｇｘｕａｎ１，ＦＵ　Ｓｈａｏｙｕｎ＊２（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｘｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｘｉｎｇ　３１４０００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１９０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｅｐｏｘｙ，ｇｒａｐｈｅｎｅ　ａｎｄ　ｍｕｌｔｉ－ｗａｌｌｅｄ　ｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ（ＭＷＣＮＴｓ）ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｍｏｄｉｆｙ　ｅｐｏｘｙ　ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃａｌｌｙ．Ｒｏｏｍ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（ＲＴ）ａｎｄ　ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ（７７Ｋ）ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｇｒａｐｈｅｎｅ－ＭＷＣＮＴｓ／ｅｐｏｘｙ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｗｅｒｅ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ　ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｅｌａｓｔｉｃ　ｍｏｄｕｌｕｓ　ａｎｄ　ｉｍｐａｃｔ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｃａｎ　ｂｅ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ｗｉｔｈ０．１ｗｔ％ｇｒａｐｈｅｎｅ　ａｎｄ　０．５ｗｔ％ ＭＷＣＮＴｓ．Ａｔ　ｔｈｉｓ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｇｒａｐｈｅｎｅ－ＭＷＣＮＴｓ／ｅｐｏｘｙ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｒｅａｃｈｅｓ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｓｔ　ｖａｌｕｅ　ａｔ　ｂｏｔｈ　ＲＴ　ａｎｄ　７７Ｋ，ａｎｄ　ｉｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｂｙ　１１．０４％ａｎｄ　４３．７８％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｔｏ　ｐｕｒｅ　ｅｐｏｘｙ．Ｔｈｅ　ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｅｐｏｘｙ　ｃａｎ　ｂｅ　ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃａｌｌｙ　ｅｎｈａｎｃｅｄｂｙ　ｇｒａｐｈｅｎｅ　ａｎｄ　ＭＷＣＮＴｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：　ｍｕｌｔｉ－ｗａｌｌｅｄ　ｃａｒｂｏｎ　ｎａｎｏｔｕｂｅｓ；ｇｒａｐｈｅｎｅ；ｅｐｏｘｙ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ·２６· 复合材料学报