碳纳米管改性聚合物复合材料的研究

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1、硕士学位论文摘要碳纳米管极高的强度、韧性、弹模量及其纳米尺寸和极大的长径比，使其有望成为复合材料理想的增强体。同时，其优良的电导率、热导率、化学稳定性和热稳定性，也可能使复合材料多功能化。本文采用溶胶一凝胶法制备了镍催化剂，在此基础上用化学气相沉积法高产率地制备了碳纳米管。采用混合酸回流的方法除去了产物中的杂质，获得了比较纯净的碳纳米管。同时具有氧化性质的混合酸对碳纳米管表面和端口具有一定程度的侵蚀，在碳纳米管表面和端口产生了许多的缺陷和官能团，促进了碳纳米管对水和溶液的浸润性，这为进一步制备碳纳米管复合材料打下了基础。采用溶液混合并用超声辅助分散的方法制备了碳纳

2、米管／硅橡胶和碳纳米管／聚丙烯两种复合材料，并对所制备的复合材料的力学、电学、热学等性能进行了比较全面的研究。实验结果表明：碳纳米管的加入可以提高复合利料的强度、电学性能以及热稳定性。在碳纳米管含量较低的情况下就获得了力学性能和电学性能较好的复合材料。其中碳纳米管／硅橡胶复合材料的电阻率具有负温度系数效应和较好的力敏特性。碳纳米管在聚丙烯中起到异相成核作用，促使晶粒细化。碳纳米管的加入，不仅提高了复合材料的F乜导率，同时提高了其力学性能。碳纳米管／聚丙烯复合材料的电阻率具有『F温度系数效应。特别是碳纳米管加入后，极大地提高了聚丙烯的热稳定性。聚丙烯的热失重率在碳纳

3、米管含量很小的情况下可以降到原来的1／lO。关键词：碳纳米管；复合材料；硅橡胶；聚丙烯；力敏；电阻率；温度系数碳纳米管改性聚合物复合材料的研究AbstractThesuperhighstrength，ductility,Young’smodulusnanometerscaleandlargeaspectratioofcarbonnanotubes(CNTs)makeitanidealreinforcementadditiveforcomposites．Atthesametime，thegoodelectricalconductivity,highthermalco

4、nductivity,goodthermalandchemicalstabilityofcarbonnanotubescouldmakethecompositesversatile．Inthispaper,thecatalystwasfirstproducedbysol—gelmethodandthecarbonnanotubeswerehighyieldsynthesizedbythecatalyticchemicalvapordecompositionmethod．Inordertogetridoftheimpurity，theas-CNTswerereflu

5、xedbynitricacidandmuriaticacid．Afterrefluxing，thecarbonnanotubeswerecompletelypurified，theendandwallofcarbonnanotubeswereattachedwithcarboxylandhydroxylgroups．Thesefunctionalgroupscouldmakecarbonnanotubeshydrophilic．Thecarbonnanotube／siliconerubberandcarbonnanotube／polypropylenecompos

6、iteswerepreparedbysolution—evaporationmethodassistedbyhigh-energysonication．Themechanical，electricalandthermalpropertiesofcompositeswereinvestigatedsystematically．Theresultsindicatedthattheincorporationofcarbonnanotubescouldenhancethestrength，conductivityandthermalstabilityofcomposite

7、s．Theresistivityofcarbonnanotube／siliconecompositeshowedstrongnegativetemperaturecoefficienteffectandweresensitivitytoforce．Thecarbonnanotubesenhancedthenucleationofpolypropylenecrystallizationandmadethecrystalsmallerandenen．Theresistivityofcarbonnanotube／polypropylenecompositeshoweds

8、trong