碳納米管-聚合物納米復(fù)合材料制備與性能研究.pdf

1、近年來碳納米管已經(jīng)成為納米材料研究領(lǐng)域的一個熱點。因為具有許多獨特的物理，化學(xué)以及力學(xué)性質(zhì)，碳納米管在許多領(lǐng)域都存在著極高的科學(xué)研究價值和廣泛的應(yīng)用潛力，是復(fù)合材料理想的填充增強(qiáng)材料。目前使碳納米管在復(fù)合材料中無法廣泛應(yīng)用的原因主要有兩點：1．碳納米管因管與管之間的范德華力使得其在幾乎所有的有機(jī)溶劑中不溶，在復(fù)合材料基體中也難以分散；2．碳納米管表面光滑，和基體的界面作用力弱，不能實現(xiàn)材料所受應(yīng)力的有效轉(zhuǎn)移。為解決上述問題，本文主要從以

2、下幾個方面進(jìn)行研究： 1．聚苯乙烯共價修飾碳納米管筆者首先研究了過氧化苯甲酰和碳納米管之間的相互作用，通過紅外光譜，熱重等分析手段證明了由過氧化苯甲酰加熱分解生成的自由基和碳納米管發(fā)生類烯加成反應(yīng)。傳統(tǒng)的自由基聚合理論認(rèn)為，聚合過程中生成的鏈自由基的活性隨著鏈增長而保持不變。引發(fā)劑直接分解的自由基可以和碳納米管發(fā)生加成反應(yīng)，其引發(fā)單體聚合實現(xiàn)鏈增長后生成的鏈自由基也應(yīng)該可以和碳納米管發(fā)生加成反應(yīng)。本文采用原位聚合法，合成制備了聚

3、苯乙烯修飾的碳納米管。各項表征結(jié)果表明聚苯乙烯和碳納米管之間是以共價鍵形式結(jié)合。 2．聚苯乙烯非共價修飾碳納米管采用乳液和細(xì)乳液兩種軟模板法合成了聚苯乙烯非共價修飾的碳納米管。乳液法得到的復(fù)合材料乳液中，碳納米管表面覆蓋了一層聚苯乙烯納米薄膜；而細(xì)乳液法得到的復(fù)合材料乳液中，碳納米管表面的聚苯乙烯主要以納米微球形式存在。因為是非共價修飾，碳納米管和聚苯乙烯之間作用力較弱，高分子會因溶劑化作用脫落，所以在實驗所用的單體中加入少量二

4、乙烯苯作交聯(lián)劑，使聚苯乙烯通過物理纏繞而固定在碳納米管表面。 3．功能化的碳納米管在復(fù)合材料中的增強(qiáng)作用把兩種功能化的碳納米管：聚苯乙烯共價修飾的和非共價修飾的碳納米管通過熔融共混法加入到聚苯乙烯中，制備出碳納米管/聚苯乙烯的復(fù)合材料。材料的應(yīng)力．應(yīng)變曲線表明，碳納米管起到了納米增強(qiáng)作用。復(fù)合材料的各項性能，如拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、斷裂伸長率都得到了明顯提高。結(jié)果表明通過這兩種功能化的方法，有效的提高了碳納米管在基體中的分散性及其