多壁碳納米管/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性能

德國(guó)某集團(tuán)正式宣布將耗資千萬(wàn)歐元新建一座pmma(聚甲基丙烯酸甲酯,俗稱亞克力)裝置,主要用于對(duì)pmma航空板材進(jìn)行拉伸和拋光。贏創(chuàng)高性能材料事業(yè)部將借此促進(jìn)自身資源的優(yōu)化整合,實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈一體化,并完成向集成供應(yīng)商的轉(zhuǎn)變。該集團(tuán)博士對(duì)此表示:"新裝置的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與集團(tuán)在聚合物市場(chǎng)的領(lǐng)先地位完美契合,同時(shí)也將我們?cè)趶?fù)雜產(chǎn)品開(kāi)發(fā)平臺(tái)及復(fù)合材料集成結(jié)構(gòu)

以光學(xué)級(jí)聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)為基材,分別添加不同比例的球形二氧化硅光擴(kuò)散劑a和光擴(kuò)散劑b,研究了光擴(kuò)散劑含量、球形粒子大小及粒徑分布對(duì)材料的透光率、霧度及力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明,在光學(xué)級(jí)pmma中添加球形二氧化硅光擴(kuò)散劑能獲得良好的光擴(kuò)散材料。當(dāng)平均粒徑為2μm,添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%時(shí),試樣的透光率為88.0%,霧度可達(dá)90.1%,有效光擴(kuò)散系數(shù)可達(dá)79.3%,不僅能明顯提高pmma的拉伸強(qiáng)度,而且對(duì)彎曲強(qiáng)度,缺口沖擊強(qiáng)度的影響也不大,具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

由中國(guó)建筑防水協(xié)會(huì)、蘇州非金屬礦設(shè)計(jì)研究院、中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)蘇州有限公司和建筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心共同組織起草，廣州秀珀化工股份有限公司、北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司等單位共同參與的《聚甲基丙烯酸甲酯防水涂料》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已編制完成，2013年7月8日在蘇州召開(kāi)了標(biāo)準(zhǔn)審查會(huì)。

根據(jù)中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部文件（工信廳[2010]74號(hào)），《聚甲基丙烯酸甲酯防水涂料》已被列入2010年國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃?！毒奂谆┧峒柞シ浪苛稀穱?guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)由蘇州非金屬礦工業(yè)設(shè)計(jì)研究院、中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院蘇州防水研究院、建筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心、

以聚氨酯丙烯酸酯齊聚物(pua)與甲基丙烯酸甲酯混合,通過(guò)氧化還原體系引發(fā)自由基聚合,制得聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)防水涂料。研究了pua用量及相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)pmma涂料固化、柔韌性和物理力學(xué)性能的影響。pua的理想添加量為體系的40%~60%,pua的相對(duì)分子質(zhì)量越大,pmma的低溫柔韌性越好,當(dāng)使用相對(duì)分子質(zhì)量為6000的聚醚二元醇改性時(shí),pmma在-30℃還具有較好的柔性,極大地拓寬了pmma涂料的應(yīng)用領(lǐng)域。

高聚物材料由于其易熱變形、常溫下?tīng)顟B(tài)穩(wěn)定且不易被破壞等優(yōu)點(diǎn),是新型的存儲(chǔ)技術(shù)———基于掃描探針顯微術(shù)(spm)的熱機(jī)械超高密度信息存儲(chǔ)技術(shù)的理想存儲(chǔ)介質(zhì)材料,存儲(chǔ)介質(zhì)的力學(xué)特性是影響熱機(jī)械形成的數(shù)據(jù)斑形貌的重要因素。實(shí)驗(yàn)使用納米壓痕法對(duì)270nm厚聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)薄膜的彈性模量進(jìn)行測(cè)試,采用兩次保載過(guò)程,有效地消除了材料的黏性對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。同時(shí)研究了基底效應(yīng)的影響,通過(guò)引入與深度相關(guān)的影響因子估算基底的影響,得到pmma薄膜在常溫下的彈性模量為6.5gpa。

以聚氨酯丙烯酸酯樹(shù)脂(puma)為柔性鏈段與活性單體甲基丙烯酸甲酯進(jìn)行自由基共聚反應(yīng),生成改性的聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)防水涂料。研究了puma的用量對(duì)pmma防水涂膜性能的影響,包括固化情況、硬度、附著力、力學(xué)性能、不透水性及低溫柔性等。當(dāng)puma的用量為60%時(shí)制得的pmma涂膜拉伸強(qiáng)度為16.5mpa,斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)130%,與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度為3.5mpa,1.8mpa、24h不透水,是一種性能優(yōu)異的防水材料。

文章闡述了通過(guò)溶液混合法制備多壁碳納米管/聚氯乙烯復(fù)合材料,并對(duì)其性能進(jìn)行了紅外表征,表明制得的復(fù)合材料具有良好的性能。

甲基丙烯酸甲酯 1、甲基丙烯酸甲酯簡(jiǎn)介 甲基丙烯酸甲酯，無(wú)色液體，易揮發(fā)，易燃。熔點(diǎn)為-48℃，沸點(diǎn) 100-101℃，24℃（4.3kpa），相對(duì)密度0.9440（20/4℃），折射率1.4142，閃 點(diǎn)（開(kāi)杯）10℃，蒸氣壓（25.5℃）5.33kpa。溶于乙醇、乙醚、丙酮等多 種有機(jī)溶劑，微溶于乙二醇和水。在光、熱、電離輻射和催化劑存在下易 聚合。 2、甲基丙烯酸甲酯用途 甲基丙烯酸甲酯是有機(jī)玻璃單體。用于制造其他樹(shù)脂、塑料、涂料、 粘合劑、潤(rùn)滑劑、木材和軟木的浸潤(rùn)劑、電機(jī)線圈的浸透劑、紙張上光劑、 印染助劑和絕緣灌注材料。 3、甲基丙烯酸甲酯生產(chǎn)工藝 氧化異丁烯得到甲基丙酸，再由甲基丙烯酸和甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)生成 甲基丙烯酸甲酯。 4、甲基丙烯酸甲酯市場(chǎng)簡(jiǎn)介 我國(guó)甲基丙烯酸行業(yè)一直保持持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的態(tài)勢(shì)，金融危機(jī)使2008 年和2009年表觀消費(fèi)量的增速有所放緩，

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。

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。

從金屬導(dǎo)電率影響因素入手,綜述了目前碳納米管改性鋁基復(fù)合材料的制備方法,討論了提高碳納米管改性鋁基復(fù)合材料導(dǎo)電性提升途徑,從而找到一條可制備得到高導(dǎo)電率鋁基復(fù)合材料的解決方法。

由我校高分子材料研究所和解放軍105醫(yī)院共同承擔(dān)的省教委科研項(xiàng)目“短碳纖維增強(qiáng)聚甲基丙烯酸甲酯顱骨板材”,不久前在我校通過(guò)了省教委和省醫(yī)藥管理局主持的技術(shù)鑒定。鑒定會(huì)上,專家們聽(tīng)取了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床應(yīng)用(50例)報(bào)告,觀看了錄相、樣品,現(xiàn)場(chǎng)訪問(wèn)了病人。最后一致認(rèn)為,該項(xiàng)研究成果達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平,有廣泛的臨床應(yīng)用

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.

根據(jù)中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部文件以工信廳科[2010]74號(hào)文件，《聚甲基丙烯酸甲酯防水涂料》列入“2010年第一批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃”，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃編號(hào)：2010—0592t—jc。由蘇州非金屬礦工業(yè)設(shè)計(jì)研究院、中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院蘇州防水研究院、建筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心、中國(guó)建筑防水協(xié)會(huì)等單位負(fù)責(zé)起草工作。

采用原子轉(zhuǎn)移自由基(atrp)活性聚合方法在多壁碳納米管(mwnt)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(pba),并以此對(duì)聚丙烯(pp)進(jìn)行改性。紅外光譜(ft-ir)及透射電子顯微鏡(tem)測(cè)試結(jié)果表明,采用atrp法成功地將pba接枝到多壁碳納米管(mwnt)表面。采用熔融共混法制備了pp/mwnt復(fù)合材料,對(duì)其力學(xué)性能和耐熱性能進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,接枝聚合物的碳納米管提高了復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度,提高了pp的耐熱性。mwnt-pba和mwnt-cooh加入pp都能提高材料的性能,而mwnt-pba比mwnt-cooh的作用更加明顯。

綜述了近年來(lái)聚苯乙烯/多壁碳納米管復(fù)合材料的阻燃研究進(jìn)展,詳細(xì)介紹了其熱解性能(包括熱解溫度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)以及燃燒性能(包括熱釋放速率、質(zhì)量損失速率和成炭性),并對(duì)相關(guān)機(jī)理進(jìn)行了深入的探討,分析了多壁碳納米管含量、長(zhǎng)徑比、雜質(zhì)及表面改性處理對(duì)相應(yīng)復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性及阻燃性能的影響。

采用溶液聚合的方法制備聚丙烯腈,對(duì)聚丙烯腈進(jìn)行熱處理改性后,與碳納米管共混制備復(fù)合材料.與未改性處理的復(fù)合材料相比,電導(dǎo)率提高了2個(gè)多數(shù)量級(jí).用ftir、raman和xps等方法進(jìn)行研究,結(jié)果表明聚丙烯腈經(jīng)熱處理改性后,部分腈基(-c≡n)轉(zhuǎn)變?yōu)閬啺坊?-c=n),其鏈狀結(jié)構(gòu)向環(huán)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化,mwnts上的π電子與改性后聚丙烯腈的π電子之間形成強(qiáng)的π-π共軛,增強(qiáng)了改性聚丙烯腈與碳納米管之間的相互作用,提高了復(fù)合材料的導(dǎo)電性能.

采用原子轉(zhuǎn)移自由基(atrp)活性聚合方法在多壁碳納米管(mwnt)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(pba),并以此對(duì)聚丙烯(pp)進(jìn)行改性。紅外光譜(ft-ir)及透射電子顯微鏡(tem)測(cè)試結(jié)果表明,采用atrp法成功地將pba接枝到多壁碳納米管(mwnt)表面。對(duì)pp/mwnt復(fù)合材料電性能研究表明,mwnt-pba的添加比mwnt-cooh更能降低復(fù)合材料的電阻率。mwnt-pba的加入可使pp從絕緣材料轉(zhuǎn)變?yōu)榭轨o電材料。mwnt-pba和mwnt-cooh加入pp都能提高材料的電性能,而mwnt-pba比mwnt-cooh的作用更加明顯。

用溶液共混法制得了mwnts／ps-pvc復(fù)合材料，進(jìn)行了電導(dǎo)率的測(cè)試分析。通過(guò)對(duì)載流子濃度、遷移率的測(cè)量以及電導(dǎo)活化能的計(jì)算等分析研究了影響mwnts／ps-pvc復(fù)合材料電導(dǎo)率的因素和導(dǎo)電機(jī)制。結(jié)果表明：當(dāng)ps與pvc的質(zhì)量比為1：1時(shí)，mwnts／ps-pvc復(fù)合材料的導(dǎo)電閾值最低；當(dāng)mwnts的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1．5％，ps在ps-pvc基體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％時(shí)，mwnts／ps-pvc復(fù)合材料的電導(dǎo)率比mwnts／pvc單一聚合物復(fù)合材料的提高了4個(gè)數(shù)量級(jí)。在導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成過(guò)程中，mwnts／ps-pvc復(fù)合材料中形成的與無(wú)機(jī)化合物超晶格結(jié)構(gòu)類(lèi)似的n-i-p-i結(jié)構(gòu)，降低了mwnts／ps-pvc復(fù)合材料的電導(dǎo)活化能，增加了載流子濃度，使mwnts／ps-pvc復(fù)合材料電導(dǎo)率顯著提高。