多壁碳納米管/聚苯乙烯一聚氯乙烯復(fù)合材料導(dǎo)電特性

文章主要綜述了碳納米管/聚氯乙烯復(fù)合材料的制備,并對(duì)此類(lèi)復(fù)合材料的應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

采用超聲波輔助溶液共混的方式制備聚乙烯醇/多壁碳納米管(pva/mwnt)復(fù)合材料,采用紅外光譜分析(ftir)、差示掃描量熱分析(dsc)、掃描電鏡(sem)對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及微觀形態(tài)進(jìn)行了表征,對(duì)復(fù)合材料的物理機(jī)械性能及導(dǎo)電性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明:pva與mwnt之間在共混膜中有一定的相互作用,采用溶液混合并用超聲輔助分散的方法可使mwnt在pva基體中分散良好,在mwnt含量較低的情況下就可以獲得導(dǎo)電性能及物理機(jī)械性能良好的復(fù)合材料。

conductivepropertiesofmultiwalledcarbonnanotubes(mwnts)filledhigh-densitypolyethylene(hdpe)compositespreparedbymeltblendingwerestudied.theresultsshowedthatasthemwntsconcentsreachto3%(massfraction),theelectricalconductivityofthecompositeschangesfrominsulatortosemiconductor,possessingresistivtiyof1010ω·cm.whileasthemwntsconcentsreachto5%,thecompositesbecomeagoodconductor.theresistivity-temperaturecharacteristicofthecompositesexhibitsthatwiththeincreasingofthetemperature,theresistivityofthecompositesfirstdecreases,whileincreasesabruptlywhenthetemperatureapproachesmeltingpoint(t_m)ofthematrix,indicatinganexistenceofthenegativetemperaturecoefficient(ntc)-positivetemperaturecoefficient(ptc)effect.itshouldbenotedthatthisphenomenoncannotbefoundinpolymer-basedcompositesfilledwithotherconductiveparticles,suchascarbonblack,graphite,carbonfiber.

采用超聲波分散溶液混合法,制備出導(dǎo)電性能優(yōu)良的多壁碳納米管(mwnts)/高密度聚乙烯(hdpe)導(dǎo)電復(fù)合材料。研究了不同含量及長(zhǎng)徑比的mwnts對(duì)hdpe導(dǎo)電性能的影響。結(jié)果表明:mwnts可以顯著提高復(fù)合材料的導(dǎo)電性,其體積電阻率由1017ω.m降至107ω.m;長(zhǎng)徑比較小的mwnts分散性較好,并能顯著提高材料的ptc(正溫度系數(shù)效應(yīng))強(qiáng)度,當(dāng)w(mwnts-60100)=7%(相對(duì)于材料總質(zhì)量而言)時(shí),材料的ptc強(qiáng)度達(dá)到2.8。采用差示掃描量熱(dsc)法分析了復(fù)合材料的結(jié)晶行為,證明mwnts可以成為hdpe的成核劑,并能提高h(yuǎn)dpe的成核速率,使晶粒尺寸分布變窄。

對(duì)多壁碳納米管/高密度聚乙烯(mwnts/hdpe)復(fù)合材料的導(dǎo)電性和動(dòng)態(tài)流變行為進(jìn)行了研究.發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的復(fù)數(shù)粘度η*隨mwnts含量φ的增大而增大.當(dāng)φ>3wt%時(shí),η*發(fā)生突變,在低ω區(qū)域表現(xiàn)為非牛頓流體行為,出現(xiàn)強(qiáng)烈的剪切變稀現(xiàn)象.將其稱為流變滲流現(xiàn)象,對(duì)應(yīng)的填料含量即滲流閾值φc.在動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量(g′)、損耗模量(g″)與頻率(ω)關(guān)系曲線上,隨φ增加出現(xiàn)“第二平臺(tái)”,第二平臺(tái)的出現(xiàn)表明mwnts與mwnts之間、mwnts與聚合物之間存在相互纏結(jié)形成網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu).同時(shí)發(fā)現(xiàn),在tanδ~ω曲線上的低ω區(qū)出現(xiàn)凹谷.認(rèn)為這是由于mwnts長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)在低ω時(shí)伸長(zhǎng)/收縮,mwnts與mwnts相互接觸形成了次級(jí)網(wǎng)絡(luò)造成的.經(jīng)過(guò)不同時(shí)間熱處理后的ω掃描以及動(dòng)態(tài)間掃描的結(jié)果證實(shí)了這種結(jié)構(gòu)的存在.研究結(jié)果表明復(fù)合材料的流變滲流閾值與電滲流閾值相一致(均在3%~5%之間),動(dòng)態(tài)流變行為與導(dǎo)電性存在一定的相關(guān)性.

基于cds良好的光學(xué)性質(zhì)和單壁碳納米管(swcnt)優(yōu)異的電子學(xué)性質(zhì),制備了納米cds/swcnt復(fù)合材料和納米cds/聚乙烯亞胺(pei)功能化swcnt復(fù)合材料,并利用日光燈光源模擬太陽(yáng)光研究了它們的光電性質(zhì).結(jié)果表明,納米cds/swcnt復(fù)合材料呈現(xiàn)顯著的負(fù)光電導(dǎo)現(xiàn)象,而納米cds/pei-swcnt復(fù)合材料呈現(xiàn)強(qiáng)烈的正光電導(dǎo)現(xiàn)象.用電子轉(zhuǎn)移理論對(duì)這一結(jié)果進(jìn)行了解釋.兩樣品在大角度彎折的情況下,光電性質(zhì)均基本沒(méi)有變化.因此,納米cds/碳納米管復(fù)合材料在光電領(lǐng)域,尤其是新興的柔性光電子學(xué)領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景.

通過(guò)水熱合成方法制備了釩酸鉍(bivo_4)和多壁碳納米管/釩酸鉍(mwcnts/bivo_4)復(fù)合材料,用xrd、sem-edx、drs等技術(shù)對(duì)所制備的材料進(jìn)行了表征。研究了在可見(jiàn)光照射下材料降解亞甲基藍(lán)溶液(mb)的光催化性能。當(dāng)摻雜mwcnts后,增強(qiáng)了樣品對(duì)可見(jiàn)光的吸收能力,減小了催化劑的帶隙寬度,有利于提高bivo4復(fù)合材料在可見(jiàn)光下的光催化活性。在可見(jiàn)光照射下降解亞甲基藍(lán)溶液的光催化實(shí)驗(yàn)表明,質(zhì)量含量為10%mwcnts/bivo_4樣品的光催化活性最高,可見(jiàn)光照射3h對(duì)亞甲基藍(lán)溶液的降解率達(dá)91.8%,與純bivo_4相比,其光降解率約提高了近1倍。

采用熔融混煉的方法制備聚丙烯/多壁碳納米管復(fù)合材料(pp/mwnts)。研究了復(fù)合材料的表面電阻率與mwnts含量的關(guān)系,結(jié)果發(fā)現(xiàn):隨著mwnts含量的不斷增加,復(fù)合材料的電阻率呈不斷下降趨勢(shì),并發(fā)現(xiàn)mwnts含量為3%時(shí)為復(fù)合材料的導(dǎo)電閾值。又通過(guò)對(duì)試樣作透射電鏡觀察研究,從微觀角度分析了復(fù)合材料電性能變化的原因。

引言聚烯烴是國(guó)民生活和現(xiàn)代國(guó)防不可或缺的基礎(chǔ)原材料,但與abs、pc等工程塑料相比,其剛性不足,低溫脆性也較明顯,因此很難作為結(jié)構(gòu)材料使用。納米技術(shù)的出現(xiàn)為聚烯烴材料性能的提高提供了廣闊的空間[1],其中,納米復(fù)合材料中存在納米尺寸效應(yīng)、超大的比表面積以及很強(qiáng)的界面相互作用,具有比強(qiáng)度高、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、抗疲勞性好等優(yōu)點(diǎn),因此,納米復(fù)合聚乙烯中含少量納米材料便能極大增強(qiáng)材料本身的性能,同時(shí)聚合物中納米材料的低含量也大大減少了無(wú)機(jī)載體在聚合物中的灰分,有利于聚合物材料高性能的保持,這引起了研究工作者的廣泛關(guān)注。

研究了采用碳纖維(cf)和碳納米管(cnts)增強(qiáng)聚苯硫醚(pps)的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能。實(shí)驗(yàn)分別采用cf和cnts為添加劑,通過(guò)球磨混合后在平板硫化機(jī)上進(jìn)行模壓成型,制備出cf/pps、cnts/pps和cnts/cfpps/復(fù)合材料。采用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試復(fù)合材料的拉伸性能;采用數(shù)字式四探針測(cè)試儀測(cè)試材料的電導(dǎo)率。實(shí)驗(yàn)研究了cf和cnts含量對(duì)其復(fù)合材料的導(dǎo)電性能和力學(xué)性能的影響,并進(jìn)一步研究同時(shí)添加cf和cnts對(duì)復(fù)合材料增強(qiáng)作用。通過(guò)分析復(fù)合材料的導(dǎo)電性能和力學(xué)性能,分別得出cf含量為20%、cnts含量為15%時(shí)復(fù)合材料的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能較理想。采用cf和cnts同時(shí)增強(qiáng)pps時(shí),當(dāng)cf添加16%、cnts添加4%時(shí),cnts/cf/pps復(fù)合材料性能較好。此外,對(duì)cf和cnts增強(qiáng)機(jī)制進(jìn)行初步討論。

日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所等研究單位用單層碳納米管（筒狀碳原子）與銅復(fù)合，制得密度小于銅、金的復(fù)合物。制取工藝：基板上的單層碳納米管在含銅離子的有機(jī)溶液中慢慢通過(guò)，再在與銅親和力強(qiáng)的水溶液中電鍍，這種復(fù)合材料每cm2可通入6億安培電流，電流容量為金和銅的100倍。

日本大阪大學(xué)與北海道大學(xué)共同研制成功碳納米管（cnt）均勻分散的純海棉鈦復(fù)合材料，在該材料中添加了0．35％（質(zhì)量）的cnt，從而制得了抗拉強(qiáng)度高達(dá)930mpa的復(fù)合材料。首先將cnt置入含有界面活性劑的水溶液中，采取超聲波振動(dòng)攪拌并使cnt分散。海棉鈦粉經(jīng)過(guò)這種水溶液浸漬后取出，經(jīng)熱處理除去水分和界面活性劑后制成燒結(jié)體并擠壓成材。

采用超聲波輔助溶液共混的方式制備多壁碳納米管/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料,采用掃描電鏡及廣角x衍射儀對(duì)復(fù)合材料的微觀相態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,對(duì)復(fù)合材料的物理機(jī)械性能及導(dǎo)電性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明:采用溶液混合并用超聲輔助分散的方法可使納米多壁碳納米管在pmma基體中分散良好,在碳納米管含量較低的情況下就可以獲得導(dǎo)電性能及物理機(jī)械性能良好的復(fù)合材料。

廢聚苯乙烯-過(guò)氯乙烯涂料由廢聚苯乙烯泡沫塑料與過(guò)氯乙烯樹(shù)脂及助劑、混合溶劑共混所制成。實(shí)驗(yàn)、測(cè)試證實(shí),它是一種成本較低、主要性能指標(biāo)可滿足要求的墻地面涂料,也是回收利用廢聚苯乙烯塑料的好途徑之一。

專利申請(qǐng)?zhí)?cn200710010912.7,公開(kāi)號(hào):cn101105071,申請(qǐng)日:2007.04.06,公開(kāi)日:2008.01.16,申請(qǐng)人:劉成金。本發(fā)明公開(kāi)了一種聚苯乙烯復(fù)合裝飾板,它由裝飾板和聚苯乙烯板復(fù)合構(gòu)成,裝飾板外側(cè)有漆面,內(nèi)側(cè)與聚苯乙烯板粘接,裝飾板四邊有彎折的安裝邊框,邊框上有螺栓孔,各螺栓孔上配備有固定螺栓。該復(fù)合裝飾板既具備保溫隔熱

碳納米管從物理和化學(xué)方面都具有獨(dú)特性，它的應(yīng)用范圍廣泛，從汽車(chē)防護(hù)零件到修飾電機(jī)，從氫氣的儲(chǔ)存到微波吸收等等，都得到了廣泛的應(yīng)用。所以碳納米管的發(fā)現(xiàn)是材料學(xué)，工程制備的一個(gè)優(yōu)秀成果。本文從碳納米管的發(fā)現(xiàn)，到對(duì)它的簡(jiǎn)介，特性的應(yīng)用以及目前存在的一些亟需解決的問(wèn)題進(jìn)行了闡述。并提出了對(duì)它未來(lái)發(fā)展的建議和展望。

以氯金酸為前驅(qū)體,十二烷基硫醇和硼氫化鈉分別作為穩(wěn)定劑和還原劑,采用相轉(zhuǎn)移法制備了單分散的金納米粒子.將金納米粒子通過(guò)乳液聚合的方法制備了納米金/聚苯乙烯復(fù)合粒子.通過(guò)紫外-可見(jiàn)吸收光譜(uv-vis)研究了納米金和納米金/聚苯乙烯復(fù)合粒子的光吸收特性,使用傅立葉變換紅外光譜(ft-ir)、x射線衍射(xrd)、透射電子顯微鏡(tem)和動(dòng)態(tài)光散射(dls)對(duì)產(chǎn)物的組成、晶體結(jié)構(gòu)、形貌、以及粒徑進(jìn)行了表征.結(jié)果表明,復(fù)合粒子為粒徑分布較窄的球形,其中的金納米粒子為面心立方結(jié)構(gòu).熱失重分析(tga)說(shuō)明制備的納米金/聚苯乙烯復(fù)合粒子具有很好的熱穩(wěn)定性.

聚苯乙烯復(fù)合裝飾板

以酸化碳納米管(cnts)強(qiáng)化聚氨酯泡沫(puf),通過(guò)原位聚合法制備碳納米管/聚氨酯復(fù)合材料(cpuf)。借助紅外光譜(ft-ir)、掃描電鏡(sem)、熱失重分析(tga)和力學(xué)性能測(cè)試等方法研究和表征了cpuf復(fù)合材料的性能和結(jié)構(gòu)。研究了用cpuf復(fù)合材料對(duì)人工模擬廢水中硝基苯(nb)的吸附性能、影響因素及其再生后吸附效果。結(jié)果表明,cpuf復(fù)合材料對(duì)硝基苯具有較強(qiáng)的吸附能力,在ph=5.4、投加量為2g/l、接觸時(shí)間24h的條件下,升高溫度會(huì)降低cpuf復(fù)合材料的飽和吸附量,但會(huì)提高初始吸附速率,等溫吸附過(guò)程符合langmuir方程,屬于單分子吸附。飽和后的復(fù)合材料可采用簡(jiǎn)單熱再生,再生后對(duì)nb的吸附能力沒(méi)有明顯下降。

使用多次超聲離心分散法將單壁碳納米管(swnts)溶入聚(3-辛基)噻吩(p3oth)溶液中制得p3oth/swnts復(fù)合液(溶劑為四氫呋喃)。研究了該復(fù)合液在不同功率及調(diào)制頻率控制光(532nm)作用下的全光開(kāi)關(guān)特性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在7mw、258hz的控制光調(diào)制下,該復(fù)合液較p3oth單體溶液的全光開(kāi)關(guān)調(diào)制深度提高了2倍;控制光功率為7mw時(shí),復(fù)合液樣品在25hz的控制頻率下調(diào)制深度可達(dá)84%。在此基礎(chǔ)上增加控制頻率到432.5hz,該樣品的開(kāi)關(guān)響應(yīng)時(shí)間達(dá)到1ms,并且可維持40%以上的調(diào)制深度;在140hz時(shí),將控制光功率降低,該復(fù)合液樣品的調(diào)制深度增大,當(dāng)控制光功率降低到3.6mw時(shí),達(dá)到最大值62%。結(jié)果表明樣品具有良好的全光開(kāi)關(guān)特性,具有潛在的研究及應(yīng)用價(jià)值。

聚苯乙烯是一種通用塑料。這種塑料成型簡(jiǎn)易,透明性優(yōu)良,成本較低,用途廣泛,但其結(jié)晶性小,耐候性和耐熱性差,易受酮、酯和芳烴溶劑的侵蝕。它的耐沖擊性、韌性、耐劃傷性及耐磨性等機(jī)械性能也不足。聚苯乙烯可以用丁二烯等改性,使其具有沖擊強(qiáng)度,或用二乙烯基苯交聯(lián),以提高它對(duì)涂料的附著力。使用丙烯酸、醇酸、環(huán)氧、聚氨酯、有機(jī)硅和酚醛樹(shù)脂涂料等,能使聚苯乙烯表面改性,形成交聯(lián)的樹(shù)脂層,而提高聚苯乙烯制品的沖擊強(qiáng)度、耐磨性和耐傷性等機(jī)械性

為改善二氧化硅(sio2)納米粒子與聚合物基體間的親和性,使sio2表面功能化,將硅烷偶聯(lián)劑kh-570引入c=c基團(tuán),采用乳液聚合方法在納米sio2粒子表面接枝苯乙烯(st)單體,實(shí)現(xiàn)了納米二氧化硅表面的聚苯乙烯(ps)高分子包覆改性,制備了具有核/殼結(jié)構(gòu)的sio2-ps復(fù)合納米粒子,產(chǎn)物的單體轉(zhuǎn)化率和接枝效率在80%以上.研究了二氧化硅含量和偶聯(lián)劑用量對(duì)聚合反應(yīng)的單體轉(zhuǎn)化率和接枝效率的影響,探討了偶聯(lián)劑的作用機(jī)理,利用ft-ir、tem、tg對(duì)sio2-ps復(fù)合粒子的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征.結(jié)果表明,復(fù)合粒子具有明顯的核殼結(jié)構(gòu),殼層厚度在20nm左右,乳液聚合過(guò)程可有效使二氧化硅的團(tuán)聚體剝離呈納米級(jí)顆粒.