多壁碳納米管-聚碳酸酯復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、本文以多壁碳納米管作為填料，聚碳酸酯（PC）作為聚合物基體，制備了具有不同填料含量的納米復(fù)合材料，主要研究多壁碳納米管對(duì)復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性等性能的影響。
　　利用硅烷偶聯(lián)劑KH550對(duì)羥基化多壁碳納米管（H-MWNTs）進(jìn)行化學(xué)改性，以達(dá)到提高多壁碳納米管分散性和界面粘結(jié)強(qiáng)度的目的。采用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和能量色散譜（EDS）對(duì)硅烷改性后的多壁碳納米管（S-MWNTs）進(jìn)行表征，結(jié)果表明 KH550成

2、功接枝到多壁碳納米管表面。利用熱重分析儀（TGA）對(duì)S-MWNTs上接枝的KH550相對(duì)含量進(jìn)行了定量表征。然后，利用熔融混合法制備了多壁碳納米管/聚碳酸酯納米復(fù)合材料，并對(duì)復(fù)合材料的拉伸性能和動(dòng)態(tài)熱力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，與H-MWNT/PC復(fù)合材料相比， S-MWNT/PC復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量、拉伸強(qiáng)度和拉伸韌性均有提高。運(yùn)用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)（主要是分散性和界面結(jié)合）進(jìn)行了細(xì)致的觀察。在此基礎(chǔ)上，利用

3、透射電子顯微鏡（TEM）對(duì)S-MWNTs和PC的界面粘結(jié)情況進(jìn)行了表征。SEM和TEM實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硅烷偶聯(lián)劑改性有利于提高M(jìn)WNTs在PC基體中的分散性以及界面粘結(jié)強(qiáng)度，從而增強(qiáng)MWNT/PC納米復(fù)合材料的性能。
　　多壁碳納米管較大的長(zhǎng)徑比會(huì)使其相互纏結(jié)在一起，易形成團(tuán)聚體，不利于在聚合物基體中的均勻分散。本文嘗試通過(guò)截短多壁碳納米管長(zhǎng)度的方法來(lái)降低纏結(jié)程度，以提高多壁碳納米管在聚合物基體中的分散性。利用模壓法制備了短多壁碳納

4、米管/聚碳酸酯（sMWNT/PC）復(fù)合材料和羧基化短多壁碳納米管/聚碳酸酯（sOMWNT/PC）復(fù)合材料。對(duì)比研究了兩種復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和拉伸性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與純 PC相比，sMWNT/PC復(fù)合材料的起始熱分解溫度和力學(xué)性能均有明顯降低，而 sOMWNT/PC復(fù)合材料的起始熱分解溫度降低不明顯，且力學(xué)性能明顯提高。同時(shí)，研究了 sOMWNT/PC復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)熱力學(xué)性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）隨著 sOMWNTs含