聚合物基碳纳米管复合材料的制备和性能研究

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1、摘要摘要自从Iijima发现碳纳米管(ClOTs)以来，CNTs以其优异的力学性能，优良的化学稳定性和热稳定性，良好的电性能及高达1000的长径比等特性，使其成为聚合物材料理想的增强体，并赋予聚合物材料许多新的功能，引起了国内外研究人员广泛的研究兴趣。但CNTs是典型一维纳米材料，比表面积大、表面活化能高、易团聚，在聚合物基体中难以实现均匀分散。CNTs作为增强材料必须要与聚合物基体界面紧密结合，才能使载荷有效地传递到CNTs上。如何均匀分散CNTs并增强CNTs和聚合物基体的界面结合力是目前研究的热点和难点。本论文利用CNTs

2、的优良性质，制备了一些聚合物基CNTs复合材料，主要做了以下工作：1．使用熔融混炼的方法制备PP／MWNTs复合材料，研究了复合材料的导电性能、流动性能、温阻特性、力学性能、结晶性能和微观组织结构。结果表明：复合材料导电阈值在MWNTs含量为3wt％，随着MWNTs含量的增加，复合材料的表面电阻率呈不断下降的趋势；在MWNTs含量为3wt％时复合材料的MFR值达到最大值为11．19／10min；温阻特性实验表明复合材料具有PTC效应和NTC效应；力学性能实验显示MWNTs的加入对复合材料的力学性能有所下降；并通过使用TEM和SE

3、M对复合材料微观结构组织进行观测分析，研究了MWNTs在复合材料中的分散性及MWNTs和聚合物相的界面结合程度。2．同样使用熔融混炼的方法制备了PC／MWNTs复合材料，研究了复合材料的电学性能、流动性能和微观组织。结果表明：PC／MWNTs复合材料的导电阈值在MWNTs含量为2wt％：在MWNTs含量为3wt％时复合材料的流动性最好，达到了10．99／10min；并通过对复合材料微观组织的TEM和SEM观测，分析了MWNTs在复合材料中的分散性及MWNTs和聚合物基体的界面结合程度。3．为了提高碳纳米管复合材料的导电性能，我们

4、从复合材料混炼制备工艺的选择，碳纳米管的表面改性的效果以及成型工艺的不同对复合材料试样表面电阻率的影响等方面进行了探讨研究。4．初步制备了POM／MWNTs和SBRfMWNTs复合材料，研究了它们的导电性能。结果表明：MWNTs含量为2wt％时，POM／MWNTs复合材料的表面电阻率为105f／，MWNTs含量为5wt％时，POM／MWNTs复合材料的表面电阻率为摘要103Q；MWNTs含量为8wt％时，SBR／MWNTs复合材料的表面电阻率为107Q，MWNTs含量为20wt％时，SBR／MWNTs复合材料的表面电阻率为104

5、Q。关键词：碳纳米管；聚合物；复合材料；导电性；渗透阈值IIAbstractABSTRACTSincelijimadiscoveredcarbonnanotubes(CNTs)，ithasbeenknownthroughagreatnumberofexperimentsdonebyscientistsandengineersoverworldthatCNTshaveexcellentmechanicalproperties，goodchemicalandthermalstabilities，goodelectricalandha

6、veabout1000aspectratio，whichmakesCNTsbeingaperfectreinforcement·materialsforpolymerbasedcomposites，andCangivepolymerbasedcompositesmanynewfunctions，CNTsareattractingmoreandmorewidelyattentionfromresearchersonpolymerfield．However,CNTsareonedimensionalnanometerstructur

7、e，havehighersurfaceenergyandareeasytoformaggregates，whichleadstothepoordispersionofthemselvesinpolymermatrix．CNTsshouldhavegoodinterracialinteractionwithpolymermatrixasreinforcementmaterialsforpolymers，whichisbenefitforstresstobetransferredeffectivelytotheCNT．Howtodi

8、sperseChiTsuniformlyinpolymermatrixandincreasetheinterfacialinteractionbetweenCNTsandpolymermatrixaretheproblemsurgenttobesolved．In