非共价修饰碳纳米管对硅橡胶性能的影响

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1、非共价修饰碳纳米管对硅橡胶性能的影响Effectsofnon-covalentmodifiedCNTsonpropertiesofsiliconerubber学科专业：材料学研究生：白雨莲指导教师：郑俊萍教授天津大学材料科学与工程学院二零一五年十二月摘要硅橡胶是一种具有优异性能的弹性材料，最为突出的是耐热性。随着科技的发展，为了使硅橡胶适应更为苛刻的高温环境，提高硅橡胶的热稳定性成为了研究的必然。碳纳米管(CNTs)具有独特的结构和优异的性能，可将其作为添加剂来提高复合材料的力学以及耐热等性能。本论文采用非共价修饰改性的方式，将聚甲基苯基硅氧烷（P

2、olymethylphenylSiloxane，简称PMPS）修饰于CNTs上，制备PMPS/CNTs粒子，并将其与硅橡胶复合，制备了PMPS/CNTs/SR复合材料。通过场发射透射电子显微镜(TEM)（含能谱仪）、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)表征CNTs的修饰效果及修饰量；通过激光显微拉曼光谱(Raman)分析CNTs与PMPS分子间的吸附强度；利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、Raman和动态热机械分析(DMA)表征不同修饰量的PMPS/CNTs在硅橡胶基体中的分散及其与基体的界面相互作用；并通过复合材料热氧老化前后的力

3、学分析及TG分析进一步研究了不同修饰量的PMPS/CNTs对硅橡胶力学及热氧稳定性等性能的影响。实验结果表明：利用PMPS与CNTs间的π-π相互作用和疏水作用等可将PMPS非共价修饰到CNTs表面，并在CNTs表面形成包覆层进一步阻止其团聚。在CNTs表面修饰上适量的PMPS后，PMPS/CNTs粒子可在乙醇溶剂中稳定分散6个月而不沉降；PMPS/CNTs在硅橡胶基体中呈现出良好的分散性，甚至可以呈现单根分散状态；CNTs与基体之间的界面相互作用增强。硅橡胶基复合材料的力学性能得到有效提高，且相比较于CNTs/SR复合材料，老化后PMPS-2/C

4、NTs/SR复合材料的拉伸强度提高62%，断裂伸长率提高48%，说明了硅橡胶的耐热性能得到提高。TG结果表明，PMPS/CNTs对于硅橡胶初始降解温度的提升略高于CNTs。关键词：硅橡胶，碳纳米管，非共价修饰，聚甲基苯基硅氧烷ABSTRACTSiliconerubber(SR)isakindofhighperformancerubbers.Oneofthemostremarkablepropertiesisthermalresistance.Asthedevelopmentofscienceandtechnology,inordertomakesi

5、liconerubberfithighertemperature,thewaytoimprovesiliconerubber’sthermalstabilityhasbecomeaninevitablesubject.Carbonnanotubes(CNTs)withspecialstructureandexcellentperformance,canbeusedasadditivetoimprovethepropertiesofcomposites,suchasmechanicalpropertiesandthermalproperties.In

6、thispaper,throughnon-covalentfunctionalizationmethod,CNTsweremodifiedbypolymethylphenylsiloxane(PMPS)toproducePMPS/CNTsparticles.ThenCNTs-PMPSparticleswereblendedwithSRtofabricatePMPS/CNTs/SRnanocomposites.TEM,EDS,FTIRandTGAnalysiswereperformedtodemonstratemodificationeffectsa

7、ndweightgainaftermodification.ThestrengthofadherenceofthePMPSchainstotheCNTssurfacecanbeseenfromRamanspectra.SEMshowedthedispersionofCNTsinthematrix.RamanspectraandDMAofSRbasednanocompositesweretakentodetecttheinterfacialinteractionbetweenCNTsandthematrix.Furthermore,mechanica

8、lpropertiesbeforeandafterthermalagingofcompositesandTGAnalysi