碳纳米管的酸化处理对碳纳米管_聚氨酯复合材料微观结构.pdf

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1、第39卷第2期东北林业大学学报Vol．39No．22011年2月JOURNALOFNORTHEASTFORESTRYUNIVERSITYFeb．2011碳纳米管的酸化处理对碳纳米管/聚氨酯复合材料1)微观结构及性能的影响张岚顾继友姜宪凯(东北林业大学，哈尔滨，150040)摘要对多壁碳纳米管进行酸化处理，并采用原位聚合法制备了碳纳米管/聚氨酯复合材料。利用X射线光电子能谱分析(XPS)、电子扫描显微镜(SEM)、动态力学分析(DMA)研究了碳纳米管酸化与否对复合材料性能的影响。结果表明，碳纳米管经酸化处理后产生了羧基，碳纳米管的原位加入使得复合材料的储存模量和玻璃化转变温度都有所提高

2、，而且经过酸化的碳纳米管对聚氨酯材料的改性要比未酸化碳纳米管对聚氨酯材料的改性效果更为显著。关键词碳纳米管;聚氨酯;酸化处理;微观结构;复合材料分类号TB332InfluenceofAcid-TreatedCarbonNano-TubesonMicrostructureandPropertiesofCarbonNano-TubesPolyure-thaneComposites/ZhangLan，GuJiyou，JiangXiankai(CollegeofMaterialScienceandEngineering，NortheastForestryUniversity，Harbin15

3、0040，P．R．China)//JournalofNortheastForestryUniversity．－2011，39(2)．－75～78Acidtreatmentonmulti-walledcarbonnano-tubes(CNTs)andsynthesisofcarbonnano-tubespolyurethanecompos-iteswereperformedviainsitupolymerization．X-rayphotoelectronspectroscopy(XPS)，scanningelectronmicroscopy(SEM)anddynamicmechani

4、calanalysis(DMA)wereutilizedtoevaluatetheeffectsofacid-treatedCNTsontheproper-tiesofthecomposites．ResultsindicatedthatcarboxylicgroupscouldbesuccessfullyintroducedontothesurfaceofCNTsbyacidtreatment．Thedynamicstoragemodulusandglasstransitiontemperatureofthecompositesincreasedduetotheex-istenceo

5、fCNTs．Theimprovementofpolyurethanebyacid-treatedCNTsperformedbettercomparedwithrawCNTs．KeywordsCarbonnano-tubes;Polyurethane;Acidtreatment;Microstructure;Composites聚氨酯具有弹性高、挠曲性良好、弹性模量较高以及耐μm，深圳市纳米港有限公司;聚乙二醇400，分析纯;N，N’－磨、耐油、耐脂和耐多种溶剂等优点而广泛应用于机电、船舶、二环己基碳二亚胺(DCC)，上海共价化学有限公司;三羟甲基［1］航空、车辆、土木建筑、轻工纺织等

6、行业，成为了一类重要丙烷，国药集团化学试剂有限公司;甲苯－2，4－二异氰酸酯，的多用途聚合物材料。但是聚氨酯的强度不高，易老化等缺天津市元立化工有限公司;醋酸丁酯，分析纯，天津市巴斯夫点限制了其进一步的应用。通常利用环氧树脂、有机硅和丙化工有限公司。烯酸对其进行改性的方式将它们的优良性能进行互补，从而1．2材料的制备使聚氨酯的性能得到进一步的提高。纳米材料为提高聚氨酯1．2．1碳纳米管的酸化的性能和赋予其特殊功能开辟了一条新途径。碳纳米管作为将碳纳米管在V(浓H2SO4)∶V(浓HNO3)=3∶1的混酸中一种准一维结构纳米材料，因具有低密度、高长径比(通常长混合均匀，室温条件下超声分

7、散30min，然后置于三颈瓶中60℃［2］径比＞1000)、超强的力学性能和良好的电性能，被认为是搅拌酸化处理3h。冷却至室温后用蒸馏水稀释，并用孔径G5的［3］一种高性能聚合物复合材料的理想增强体。过滤漏斗真空过滤，过滤物再用蒸馏水稀释并真空过滤，多次清近年来，有关碳纳米管改性聚氨酯的研究逐渐得到了人洗至中性，产物于80℃真空干燥24h得到酸化的MWNTs。［4－10］们的关注，但大部分工作侧重于碳纳米管/聚氨酯复合1．2．2材料的制备材料的制备及性能表