基于碳納米管-聚酯的復(fù)合膜制備方法與性能研究.pdf

1、碳納米管具有諸多優(yōu)良性能，在復(fù)合膜領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景，但現(xiàn)階段仍然存在諸多問(wèn)題。目前基于碳納米管的復(fù)合膜制備主要采用增強(qiáng)項(xiàng)碳納米管與基體直接混合法，這種方法制備的復(fù)合膜可加工性能差，其中的碳納米管含量也非常低。而近來(lái)凸現(xiàn)的碳納米紙浸潤(rùn)樹(shù)脂法雖然一定程度上克服了碳納米管含量低的問(wèn)題，所得材料仍然有很高的脆性，嚴(yán)重限制其應(yīng)用范圍，而且易于制作碳納米紙的高長(zhǎng)徑比碳納米管存在成本極高的問(wèn)題。為了有效利用價(jià)格便宜的普通多壁碳納米管，有必要探索

2、更加可行的制作工藝。
　　 本文主要優(yōu)化了碳納米紙分散和制備工藝；采用聚酯稀溶液浸潤(rùn)碳納米紙制備復(fù)合膜；利用靜電紡絲法制備納米纖維膜，真空抽濾法使碳納米管沉積到電紡膜上制備復(fù)合膜。
　　 文中首先研究了多壁碳納米管在不同溶劑和不同時(shí)機(jī)加入表面活性劑時(shí)的分散情況，并通過(guò)場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡和激光光散度分析儀觀察和分析，發(fā)現(xiàn)以去離子水作為溶劑，將表面活性劑在超聲振蕩一段時(shí)間后再加入溶液，得到的分散液分散更均勻、穩(wěn)定時(shí)間更長(zhǎng)。

3、本文還使用不同形態(tài)的多壁碳納米管制作了碳納米紙樣品，發(fā)現(xiàn)L型碳納米管更適宜制作碳納米管薄膜狀結(jié)構(gòu)。利用分散好的碳納米管分散液，本文還探索了兩種制備基于碳納米管的復(fù)合膜材料的方法和影響因素分析。
　　 一種方法是基于碳納米紙的復(fù)合膜制備，即聚合物溶液浸潤(rùn)碳納米紙法。本實(shí)驗(yàn)采用自制的碳納米管分散液，以真空抽濾法制備碳納米紙，通過(guò)對(duì)宏觀觀察和場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡的圍觀觀察結(jié)果的分析，探索制作工藝要點(diǎn)以及制作參數(shù)對(duì)制作工藝的影響。實(shí)驗(yàn)還

4、使用PET聚合物溶液浸潤(rùn)碳納米紙，制備碳納米紙/PET復(fù)合膜，通過(guò)FESEM觀察復(fù)合膜的表面和截面形態(tài)，并研究樣品的潤(rùn)濕性能和電學(xué)性能。
　　 另一種方法是基于時(shí)下熱門(mén)的靜電紡制備的納米纖維膜，將碳納米管沉積其上而成。靜電紡制備納米纖維的新方法是利用高壓靜電驅(qū)使聚合物溶液噴射而形成納米級(jí)纖維(直徑可小于100nm，長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)千米)。傳統(tǒng)的紡絲技術(shù)干紡、濕紡、熔體紡絲、膠體紡絲等生產(chǎn)的纖維直徑在幾到幾百微米的范圍內(nèi)。由于電紡法形成

5、的纖維的直徑較小，具有較大的比表面積，因此它在過(guò)濾和膜材料方面有廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)它在生物醫(yī)學(xué)材料，增強(qiáng)復(fù)合材料方面也有很大的前景。實(shí)驗(yàn)首先制作紡絲時(shí)間不同的兩種納米纖維膜，通過(guò)DSC、FESEM等分析電紡膜的性質(zhì)，同時(shí)借助圖像處理軟件IMAGE J分析膜中的孔徑尺寸和分布情況。實(shí)驗(yàn)還用真空抽濾法進(jìn)行了碳納米管/PET靜電紡膜復(fù)合膜制備的正交實(shí)驗(yàn)。
　　 通過(guò)多種分析方法，本文成功掌握了碳納米紙/PET復(fù)合膜和碳納米管/PET