碳纳米管在聚合物基复合材料中分散方法的研究进展-论文.pdf

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1、第42卷第9期化工新型材料Vo1．42NO．92014年9月NEWCHEMICALMATERIALS碳纳米管在聚合物基复合材料中分散方法的研究进展李安赵元旭冯跃战王波(郑州大学材料科学与工程学院，郑州450001)摘要碳纳米管易相互缠结而形成团聚体，因而难于在聚合物中形成良好分散，极大地制约了其在聚合物基复合材料领域的应用。目前，碳纳米管在聚合物中的分散方法主要包括表面化学改性、非共价键包覆改性、机械搅拌、超声分散等。重点概述了碳纳米管表面改性的常用方法，并介绍了相关的应用。关键词碳纳米管，聚合物，分散，表面改性Researchprogr

2、essondispersionmethodofcarbonnanotubesinpolymer-basedcompositesLiAnZhaoYuanxuFenYuezhanWangBo(CollegeofMaterialScienceandEngineering，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450001)AbstractCarbonnanotubesareeasilyintertwistedtoformagglomeratesSOthattheyaredifficulttOdispersewellinpol

3、ymer，whichsignificantlyrestrictstheirapplicationinpolymer-basedcomposites．Atpresent，thedispersionmethodsofcarbonnanotubesmainlyincludesur~acechemicalmodification，noncovalentcoatingmodification，mechanicalstirring，ul—trasonicdispersion，etc．Thecommonmethodsofsurfacemodificat

4、ionforcarbonnanotubeswerefocusedon，andtherele—rantapplicationswereintroduced．Keywordscarbonnanotubes，polymer，dispersion，surfacemodification，property碳纳米管(CNTs)以其独特的结构以及优异的力学、电表面的功能基团通常是经过浓酸、混酸或其它强氧化剂氧化学、热学等性能，而成为材料领域热门的研究课题之一。处理后得到的]。硅烷偶联剂是一类在分子中同时含有两种CNTs的种类可以分为单壁碳纳米管(SWN

5、Ts)、双壁碳纳米不同化学性质基团的有机硅化合物，其分子式可使用通式管(DWNTs)和多壁碳纳米管(MWNTs)3种，不同种类的碳YS

6、x来表示。式中，Y为非水解基团，X为可水解基团。硅纳米管具有不同的特性[1]。CNTs的制备方法多种多样，主要烷偶联剂可以通过共价键引入CNTs的表面，改善其在聚合有化学气相沉积法、电弧放电法啪、催化裂解法⋯等。物基体中的分散性以及界面的粘结强度。将CNTs作为填料与聚合物一起制备成复合材料，可以有苏小红等口将在去离子水中超声分散的带有羟基的效地提高聚合物基体材料的性能[5]。然而，由于CNTs极大的SW

7、NTs与十八烷基三甲氧基硅烷(OTE)在室温下慢速搅拌比表面积和长径比以及强表面能，使得它在制备复合材料过程24h，然后经离心分离和洗涤，并在真空干燥箱中于6O～70~C中容易发生团聚，难以在聚合物基体中形成均匀分散，往往导干燥12h，最终制得硅烷偶联剂改性的swNTs。致复合材料性能变差。分散性是制备高性能聚合物／CNTs复吕君亮等首先采用硅烷偶联剂KH570对CNTs进行合材料的关键，而表面改性是提高分散性最有效的方法之一。了表面改性，然后在超声波作用下利用改性后的CNTs与聚氨酯(PUR)制备出PUR／CNTs复合材料。研究结果表明

8、硅1表面化学改性烷偶联剂处理可以显著提高CNTs在基体中的分散性。表面化学改性法是利用CNTs表面的功能基团(如一马传国等0分别采用硅烷偶联剂KH550、KH560和KH570cO0H、一0H等)与表面改性剂、聚合物等之间发生化学反对羟基化MWNTs进行表面修饰，并通过多种表征手段研究了硅应，得到具有核一壳结构的CNTs。通过降低表面能，减弱其烷偶联剂修饰对环氧树]J~／MWNTs复合材料性能的影响。研究在聚合物中的团聚倾向，以达到良好的分散状态。同时，接枝结果显示：3种硅烷偶联剂修饰都能显著改善MWN％在复合材在CNTs表面的分子链或基

9、团有助于增强复合材料的界面性料中的分散性；在多种复合材料中，KH560对应的复合材料玻璃能。化温度最高，热稳定性和导电性能最好，同时具有较高的介电常1．1硅烷偶联剂改性数和较低的介电损耗。硅烷