原位聚合法制备碳纳米管接枝脂肪族聚酯复合材料及其性能研究.pdf

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1、原位聚合法制备碳纳米管接枝脂肪族聚酯复合材料及其性能研究王爱卿孟令丽李岳姝(黑龙江工业学院，黑龙江鸡西158100)摘要：随着我国社会主义现代化建设的不断发展，我国的电子工业得到了前所未有的发展，这也在一定程度上对硅基导电高分子材料提出了更高的要求。碳纳米管作为一种一维纳米材料，其在物理、化学以及其他材料学领域得到了广泛地应用。本次研究中将着重对原位聚合法制备碳纳米管接枝脂肪族聚酯复合材料的相关步骤进行分析，并探究该复合材料的性能，为相关行业提供一个参考与借鉴。关键词：原位聚合法；碳纳米管；脂肪族聚酯；复合材料；

2、性能近年来，碳纳米管以其独特的结构特征与良好的电学与热学性能在各个行业中得到了广泛地应用，成为当前物理学与化学领域研究的一个热点话题。而脂肪族聚酯作为一种有效的聚酯型聚氨酯原料，其具有熔点低、模量小等特点，在聚酯复合材料的制备中得到了有效的应用。因此，对碳纳米管接枝脂肪族聚酯复合材料制备的研究以及性能的探讨有着重要的应用价值。1碳纳米管接枝脂肪族聚酯复合材料的制备1．1氧化处理首先将定量的多壁碳纳米管放入到锥形瓶中，在其中加入适量的HNO，，采用磁力搅拌下回流使其保持3h左右的氧化，然后采用0．8urn的微孔滤膜

3、进行过滤，并用等离子水进行冲洗，使滤液PH值能够>5，将其置于鼓风干燥箱中，在30cc环境条件下干燥12h，并研成粉末状，然后于105℃真空中烘干12h，经过浓硝酸处理，将其放入锥形瓶中，并加入适量浓硝酸混合液，对其进行为期2h左右的超声震荡，静置沉淀，采用滴管将混合液上层浓混酸液体吸出，并加入等离子水进行稀释，重复初始步骤，在105℃真空烘箱中烘干12h后放置备用。1．2酰氯化处理将处理后的多壁碳纳米管59放置于100ml氯化亚砜以及4ml的N—N二甲基甲酰胺溶液中，采用磁力搅拌加热回流36h左右，采用二氯甲烷

4、对其进行反复洗涤，将未反应的氯化亚砜去除，并放置于110℃干燥箱中进行3h左右的干燥，将其研制成为粉末状，在105％真空箱中进行为其12h的干燥，干燥结束后，要立即对多壁碳纳米管进行使用，避免长时间放置吸湿造成酰氯基团分解。1．3原位聚合法制备方法首先于150ml三口瓶中加入己内酰胺509、去离子水2．5ml以及2．59-6氨基乙酸，并加入氮气使瓶中的空气排尽，于50min左右升温至270c

5、C实施聚合。5h左右，加入0．69己二胺，45min左右，实施预聚物氨基封端。将适量的酰氯化改性处理的多壁碳纳米管加入三口

6、瓶中，使其反映5h左右，进而得到碳纳米管接枝脂肪族聚酯复合材料。2碳纳米管接枝脂肪族聚酯复合材料的性能2．1电学性能碳纳米管属于导电材料，其与聚合物混合能够在一定程度上提升复合材料的导电性，在特殊电子器件中得到了广泛地应用。一般情况下，在聚脂物中加人少量的碳纳米管便能够达到较高的电导率，这不仅能够降低对机械材料本身的损害作用，而且能够促进材料的顺利加工，在飞机工业中得到了广泛地应用。2．2纤维性能将制备的5wt％的MWNT复合材料与PA6切片在小型单螺杆挤出机中进行共混造粒，并实施熔融纺丝，制备复合材料初生丝，并

7、对纤维的拉伸性能进行测定(图1)，可知随着MWNT含量的增加，纤维的断裂强度也出现出增加的趋势，然而其深度变化却基本平稳，低含量的MWNT在原位聚合作用下，有利于形成PA6与MWNT的化学键合，增强了MWNT在PA6基体中的分散作用，外加的负荷能够传递于MWNT，使少量MWNT增强作用明显，其对纤维拉伸性能的影响可以忽略不计。巨2．3结晶性能PA6与PA6／MWNT复合材料都会随着降温速率的增大而出现结晶峰变宽的现象。一般情况下结晶峰位置会朝着低温方向进行移动，这很大程度上是由于聚合物分子链折叠调整、晶格运动能力

8、不能够跟上温度变化造成的。另外，在较低的温度条件下，分子链的活动能力也会得到不同程度的下降，结晶的完善程度会受到一定的影响。3结语新时期，社会工业生产对材料的需求量越来越大，新型材料层出不穷，如何能够制备出有效的复合材料、提升复合材料的性能成为材料学界以及物理、化学界研究的一个重点。采用原位聚合法，对碳纳米管接枝脂肪族聚酯复合材料进行制备，不仅操作简单，而且能够在一定程度上提升复合材料的性能，在社会各行各业中有着重要的应用价值。参考文献：[1】许军，姚诽，栗建钢，等．聚苯胺接枝多壁碳纳米管／环氧树脂复合材料的结构

9、与力学性能研究【J]．材料导报，2014，28(2)：79—84．f21何富安，张黎明．综述原位聚合法制备高性能聚乙烯基复合材料fJl．石油学报：石油加工，2015，14(2)：369—389．f3催丽娜．原位生长法制备碳纳米管／纳米银线复合材料及其应用研究『D1．北京化工大学，2014，23(19)：122—124．基金项目：黑龙江省自然科学基金项目，编号：E20146