聚丙烯碳纳米管复合材料的光稳定性研究文献综述

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1、文献综述聚丙烯/碳纳米管复合材料的光稳定性研究一、前言部分聚丙烯（PP）作为一种通用塑料，从1957年工业化以来得到了迅速发展，是通用塑料中增长最快的树脂，其原料来源丰富、价格低廉，与其他通用塑料相比，具有较好的综合性能，比如：相对密度小（0.89g/cm3-0.91g/cm3），加工性能优良，屈服强度、拉伸轻度及弹性模量均较高，电绝缘性良好，其体积电阻率在1016-1020Ω•cm的范围内，耐应力龟裂及耐腐蚀性好等；其制品无毒无味、光泽性好，因而被广泛应用于汽车、电器、日用品及家具、包装等各个

2、领域。但聚丙烯（PP）的低温脆性、成型收缩率大灯缺点限制了其应用范围的扩大，因此人们经常采用无机填料对其进行填充改性，通过制备高性能的复合材料以进一步拓展聚丙烯的应用领域[1-3]。聚丙烯改性分为化学改性和物理改性两种方法。化学改性主要是共聚、接枝、交联等，通过改变聚丙烯的分子结构以达到改性的目的。物理改性主要是共混、增强、填充等，加入添加剂以赋予聚丙烯新的性能。对聚丙烯最为突出的改性目标是改善其耐寒性、低温脆性、耐气候性及刚性不足、染色性差等。纳米技术是21世纪富有挑战性、富有活力的新科技。它

3、的迅猛发展对21世纪的社会进步和经济有了很大的影响，使得几乎所有的工业领域产生一场革命性的变化、纳米材料是纳米科技领域重要的组成部分，聚合物纳米复合材料由于高分子基体易加工，耐腐蚀等优异性能及能抑制纳米单元的氧化和团聚，使得体系具有较长稳定性。碳纳米管（CNT）是1991年日本NEC公司的科学家Iijima[4]发现的一种新型碳结构，是C60之后碳家族中出现的新一成员，它是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体。万梅香等人[5]也通过在碳纳米管上进行原位聚合反应，得到了聚吡咯(PPy)包

4、裹的碳纳米管，并进行了电、磁、热学性质的研究。碳纳米管和金刚石相似。处于亚稳态，也就是热力学不稳定而动力学稳定的状态。碳纳米管中美格碳原子和相邻的三个碳原子相连，形成六角型立体结构，因此碳纳米管中的碳原子以sp2杂化为主，混有sp3杂化所构筑的理想结构。具有石墨的优良本征特性，如耐热、耐腐蚀、耐热冲击、传热和导电性好等一系列综合性能。碳纳米管在真空中的热稳定性可以高达2400℃，导热性是金刚石的两倍；电流携带能力是铜导线的1000倍[6]。CNT具有奇特的电学性能，兵和其结构密切相关，其电学性能

5、最为特别的有五点[7]5：碳管的能隙随螺旋结构或直径变化；电子在管中形成无散射的弹道输运；电阻振幅随磁场变化的AB效应；低温下具有库仑阻塞效应和吸附气体对能带结构的影响。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。碳纳米管对聚丙烯进行改性，可能提高其性能进一步扩大其应用范围。二、聚丙烯/碳纳米管复合材料的制备碳纳米管由于管径小，表面能高，因此很容易发生团聚，影响其在聚合

6、物中的均匀分散，大大降低了碳纳米管的增强效果。而且可能导致复合材料的性能劣化。人们把长CNT切断成较短的管状，兵进行表面功能化，使其能良好地分散于有机溶剂中，在一定程度上解决了其分散性问题[8]。有人[9]发现，超高分子量聚乙烯掺杂少量碳纳米管后，其电阻率明显降低。为了提高CNT与聚合物界面间的粘接力，沈曾民等[10]采用炉流动法催化裂解笨制备出的MWNTs，采用液相阳极氧化法对其进行表面处理，使碳纳米管表面含氧量增加，增加了其表面含氧官能团。制备聚丙烯/碳纳米管复合材料的方法有机械混合、熔融共

7、混、溶液共混、原位聚合和溶胶-凝胶法等。2.1共混法该方法是通过机械力方式或者通过溶液、乳液、熔融等形式直接将碳纳米管与基体聚合物共混，并利用然纳米管上的官能团与有机相的亲和力达到有机物与无机物复合的目的。2.1.1机械力混合Dondero等[11]将PP小颗粒研磨成粉状，先预冷却5min，然后以10Hz的频率研磨2-3min，在每个研磨周期样品都有1min的间歇冷却，再将PP和CNT预混合后投入到Hakka小型实验室双螺杆挤出机以200℃，100r/min的条件加工10分钟，然后通过1.75m

8、m的圆柱型口模将复合材料挤出。2.2.2熔融共混将PP和不同质量分数的MWNTs在190℃在共混10min，再在空气中冷却，制得了MWNTs质量分数分别为1%，3%和5%的PP/MWNTS复合材料[12]。共混法简单易行，对碳纳米管体积分数等便于控制，但是不易实现碳纳米管在聚合物中的均匀分散，对碳纳米管进行表面修饰可以改善其在复合材料中的分散性。2.2原位聚合法（在位分散法）此法是先将碳纳米管于聚合物单体均匀分散，再引发单体聚合从生成复合材料的过程，也有利于碳纳米管的π键或其表面的官能团参与聚合