等離子體微波輻射協(xié)同功能化CNTs及其EP納米復(fù)合材料的制備與性能.pdf

1、碳納米管(CNTs)由于其優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)性能而廣泛應(yīng)用于改性聚合物材料。CNTs對(duì)聚合物不僅可以增強(qiáng)還能增韌,但CNTs在聚合物基體中不相容分散性較差,限制了它的應(yīng)用。因此,碳納米管的功能化改性得到人們的廣泛關(guān)注。
　　 本文首先通過(guò)等離子體、微波協(xié)同功能化處理碳納米管使其表面接枝聚馬來(lái)酸酐(PMA),考察了Ar等離子體處理過(guò)程中真空度、等離子體處理時(shí)間、功率、壓力、氧氣通入時(shí)間與CNTs表面氧含量的關(guān)系；微波輻射CNTs接枝

2、PMA過(guò)程中反應(yīng)溫度、功率、時(shí)間以及馬來(lái)酸酐用量對(duì)接枝率的影響；并對(duì)比了微波輻射和熱引發(fā)對(duì)CNTs表面接枝.PMA程度的影響。借助SEM、FT-IR、Raman等手段對(duì)CNTs形貌及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,通過(guò)XPS、TGA定量測(cè)試了PMA接枝率。結(jié)果表明,等離子體、微波輻射協(xié)同功能化處理獲得了接枝率較高的功能化CNTs；功能化處理后未破壞CNTs結(jié)構(gòu)；無(wú)論是微波引發(fā)接枝反應(yīng)還是熱引發(fā)接枝反應(yīng),接枝率都是隨著反應(yīng)時(shí)間的增加而增加,但增加程度不同

3、；在同樣的反應(yīng)溫度下,微波引發(fā)接枝反應(yīng)只需要數(shù)十分鐘就可以達(dá)到較為滿意的接枝效果；而熱引發(fā)接枝反應(yīng),常常需要幾小時(shí)甚至十幾個(gè)小時(shí)才能使PMA成功接枝到CNTs上；微波引發(fā)接枝反應(yīng)所得的接枝率普遍優(yōu)于熱引發(fā)接枝反應(yīng)的接枝率。隨后,通過(guò)三乙烯四胺(TETA)對(duì)接枝有PMA的CNTs表面進(jìn)一步修飾,得到胺功能化的碳納米管A-PMA-CNTs。最后將A-PMA-CNTs與環(huán)氧樹(shù)脂(EP)混合、固化、澆注成型后獲得CNTs／EP納米復(fù)合材料。對(duì)添

4、加不同量的CNTs和A-PMA-CNTs制備的CNTs／EP納米復(fù)合材料分別進(jìn)行拉伸性能測(cè)試、沖擊測(cè)試和熱學(xué)性能測(cè)試。結(jié)果表明等離子微波協(xié)同功能化CNTs與EP形成納米復(fù)合材料可顯著提高EP的拉伸強(qiáng)度、斷裂拉伸率、沖擊強(qiáng)度。功能化的A-PMA-CNTs不僅可以起到增強(qiáng)劑的作用還具有增韌的功能；等離子微波協(xié)同功能化CNTs可以明顯提高環(huán)氧樹(shù)脂的耐熱性；加入少量未功能化的CNTs,可在一定程度上提高環(huán)氧樹(shù)脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、增大環(huán)氧樹(shù)脂機(jī)械強(qiáng)