尼龍?zhí)技{米管復(fù)合材料的制備和性能

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。

碳納米管(cnts)由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu),較高的長(zhǎng)徑比,較大的比表面積,且具有超強(qiáng)的力學(xué)性能和良好的導(dǎo)熱性,已經(jīng)證明是塑料的非常優(yōu)異的導(dǎo)電填料,聚合物基碳納米管復(fù)合材料可望應(yīng)用于材料領(lǐng)域的多個(gè)方面,尤其在汽車、飛機(jī)及其它飛行器的制造等軍事和商業(yè)應(yīng)用上帶來(lái)革命性的突破。本文介紹了碳納米管的結(jié)構(gòu)形態(tài)和碳納米管的制備、純化、修飾方法及聚合物基碳納米管復(fù)合材料的制備、性能,并綜述了近幾年來(lái)尼龍/碳納米管復(fù)合材料的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景。

報(bào)道了在多壁碳納米管(mwnts)表面修飾聚丙烯酸(分子量為500~1000)作為親水層,改善納米管在水溶液中的溶解性,減少碳管自身團(tuán)聚,順利實(shí)現(xiàn)碳納米管表面化學(xué)鍍銅。同時(shí)也考察了溫度、時(shí)間、攪拌速度等因素對(duì)鍍層的影響,確定中性條件在碳納米管表面鍍銅的最佳條件。

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。

首先采用顆粒復(fù)合法(pcs,particlecompositesystem)對(duì)cu-碳納米管(cnt)粉末進(jìn)行表面改性處理,得到cnt鑲嵌或包覆于較軟微米cu顆粒表面的復(fù)合粉,其形貌近似球形,然后將復(fù)合粉通過(guò)sps燒結(jié)工藝制備成cu-2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))cnt復(fù)合材料。通過(guò)硬度測(cè)試、密度測(cè)試、sem形貌觀察和能譜分析,研究了pcs處理時(shí)間對(duì)cu-2%cnt復(fù)合材料的組織和性能的影響并與普通混粉后的復(fù)合材料做了比較。結(jié)果表明,隨著pcs處理時(shí)間的延長(zhǎng),復(fù)合粉末粒徑不斷減小,在40min以后,隨時(shí)間的延長(zhǎng),粒徑基本保持不變。與純cu相比,經(jīng)pcs處理后制備的cu-2%cnt復(fù)合材料硬度有26%~34%的提高,與普通混粉24h相比提高了20%~26%;cnt在銅基體中呈連通的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),復(fù)合材料的致密度達(dá)97%以上。

研究了碳納米管的加入對(duì)尼龍基體結(jié)晶性能和晶型轉(zhuǎn)變的影響。通過(guò)waxd和dsc測(cè)試表明,碳納米管的加入使復(fù)合材料的結(jié)晶出現(xiàn)多重性,并且在外力牽引過(guò)程中在一定程度上阻礙了晶型的轉(zhuǎn)變;同時(shí)還使尼龍的熔限變寬,并使得結(jié)晶溫度升高,結(jié)晶溫度范圍變寬,結(jié)晶更加容易;另外材料的結(jié)晶度和熔點(diǎn)有了一定程度的提高。

以多壁碳納米管為填料,氟碳樹(shù)脂為成膜物質(zhì),采用機(jī)械共混法制備了一種具有自清潔性能的耐腐蝕涂料,利用電化學(xué)阻抗譜法測(cè)定了碳納米管的臨界濃度,研究了碳納米管的摻量對(duì)涂層自清潔性能、物理性能及耐化學(xué)品性能的影響。

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.

碳納米管經(jīng)過(guò)了酸化處理,用ftir對(duì)處理后的碳納米管進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。采用哈克轉(zhuǎn)矩流變儀制備了碳納米管/尼龍6納米復(fù)合材料。利用sem對(duì)碳納米管與尼龍6復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。通過(guò)dsc對(duì)復(fù)合材料的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究,采用jeziorny修正的avrami方程對(duì)非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了處理。結(jié)果表明,jeziorny可以很好地描述碳納米管/尼龍6復(fù)合材料的非等溫結(jié)晶過(guò)程。隨著降溫速率的升高,結(jié)晶溫度降低,結(jié)晶溫度范圍變大,結(jié)晶所需要的時(shí)間縮短。

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。

碳納米管_聚酰亞胺功能復(fù)合材料的制備與性能研究

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。

采用柔和混合法制備納米粒子良好分散的尼龍-6/多壁碳納米管(pa6/mwnts)復(fù)合材料,采用差示掃描量熱儀(dsc)和廣角x射線衍射法(xrd)研究了mwnts對(duì)pa6基體結(jié)晶熔融行為的影響。dsc結(jié)果表明,mwnts的加入大幅度地提高了pa6的結(jié)晶溫度(最高提高約20℃),基體的結(jié)晶度也有所提高,說(shuō)明良好分散的mwnts在pa6結(jié)晶過(guò)程中呈現(xiàn)明顯的異相成核作用;xrd結(jié)果證實(shí),分散良好的mwnt促進(jìn)pa6形成α晶型,抑制γ晶型的形成。同時(shí),mwnt的加入導(dǎo)致復(fù)合材料出現(xiàn)熔融雙峰現(xiàn)象,其形狀隨mwnt含量的變化而改變,雙峰結(jié)構(gòu)可能是由于熔融過(guò)程中伴隨著重結(jié)晶而引起的。

介紹了目前制備碳納米管復(fù)合材料的主要方法,綜述了原位復(fù)合法在制備碳納米管復(fù)合材料中的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有碳納米管復(fù)合材料原位復(fù)合技術(shù)的工藝方法、工藝特點(diǎn)、材料性能以及目前應(yīng)用現(xiàn)狀等幾方面的討論,展示了該制備方法在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。

碳納米管(cnts)具有高長(zhǎng)徑比、納米級(jí)直徑、較低的密度、良好的物理特性(如最大力學(xué)性能,高電導(dǎo)和熱導(dǎo)性),因此在高性能和多功能的聚合物納米復(fù)合材料中可以作為理想的增強(qiáng)填料。開(kāi)發(fā)高性能cnts/聚合物納米復(fù)合材料的困難在于:(1)聚合基體中cnt的均勻分散;

用原位聚合法制備了尼龍6/多壁碳納米管(mwcnts)復(fù)合材料。先對(duì)多壁碳納米管進(jìn)行胺基功能化處理,再研究了多壁碳納米管添加量對(duì)復(fù)合材料電性能和力學(xué)性能的影響,結(jié)果顯示,復(fù)合材料體積電阻率和表面電阻率相對(duì)于不加碳納米管制得的尼龍6基體降低了3個(gè)數(shù)量級(jí),復(fù)合材料的介電常數(shù)顯著增加,相對(duì)于不加碳納米管的增加了71%;復(fù)合材料的彈性模量、彎曲模量、彎曲強(qiáng)度隨碳納米管加入量的增加大幅提高。

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。

將二硫代酯化合物作為raft(可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng))試劑,采用raft活性聚合方法在碳納米管表面接枝丙烯酸丁酯和馬來(lái)酸酐的共聚物,并制備了pc/碳納米管復(fù)合材料。利用ft-ir、tem表征接枝后的碳納米管,考察了碳納米管用量對(duì)pc/碳納米管復(fù)合材料的力學(xué)性能的影響,觀察了pc/碳納米管復(fù)合材料沖擊斷面形貌。結(jié)果表明,碳納米管表面接枝上了一層聚合物,pc/碳納米管復(fù)合材料的力學(xué)性能得到了改善。

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)此類復(fù)合材料的應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

研究生課程考核試卷 （適用于課程論文、提交報(bào)告） 科目：納米材料與技術(shù)教師： 姓名：學(xué)號(hào)： 專業(yè)：類別：學(xué)術(shù) 上課時(shí)間：2014年9月至2014年12月 考生成績(jī)： 卷面成績(jī)平時(shí)成績(jī)課程綜合成績(jī) 閱卷評(píng)語(yǔ)： 閱卷教師(簽名) 重慶大學(xué)研究生院 碳納米管陶瓷基復(fù)合材料 學(xué)生： 學(xué)號(hào)： 專業(yè)： 重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 二o一四年十二月 i 摘要 碳納米管作為一種新型炭材料，由一層或者多層石墨片按照一定螺旋角卷曲 而成六邊形無(wú)縫結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和物理化 學(xué)性能，在各個(gè)領(lǐng)域顯示出誘人的潛在應(yīng)用價(jià)值和前景，引起了科學(xué)界廣泛的研 究。碳納米管因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)而具有許多獨(dú)特的性能，除了在半導(dǎo)體器件、儲(chǔ)氫、 傳感器、吸附材料、電池電極、催化劑載體等領(lǐng)域具有非常廣闊和誘人的應(yīng)用前 景外,碳納米管在制備結(jié)構(gòu)、功能以及結(jié)構(gòu)/功能一體化復(fù)

比利時(shí)nanocyl公司近日宣布成功開(kāi)發(fā)出nc9000系列碳納米管復(fù)合材料,這是一種以hdpe(高密度聚乙烯)為基材的納米復(fù)合材料。該公司采用自已的專利工藝,在聚合物中預(yù)先分布高濃度碳納米管,這樣特別易于加工處理,分散的碳納米管可應(yīng)用于多種工業(yè)條件。作為首批出售產(chǎn)品,nc9000基于hdpe原料,碳納米管最高

采用液相氧化還原法制備mno2/mwnts復(fù)合材料,通過(guò)sem(掃描電子顯微鏡)觀察mno2在mwnts表面的負(fù)載情況,xrd(x射線衍射儀)顯示mno2是以無(wú)定形態(tài)排列在mwnts表面。吸附過(guò)程的前10分鐘達(dá)到平衡吸附量的70%,80min達(dá)到吸附平衡,溫度升高有益于吸附,ph值對(duì)吸附影響很大,吸附量隨著ph值的上升而增加,對(duì)pb2+脫除率甚至達(dá)到了95.31%。