聚合物碳纳米管复合材料研究进展.pdf

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1、第18卷第6期高分子材料科学与工程Vol.18No.62002年11月POLYMERMATERIALSSIENEANDENGINEERINGNov.2002=============================================================聚合物/碳纳米管复合材料研究进展邱桂花夏和生王琪(高分子材料工程国家重点实验室四川大学高分子研究所四川成都610065D摘要:聚合物/碳纳米管复合材料近年来引起人们广泛的关注O本文综述了聚合物/碳纳米管复合材料的研究进展重点介绍了聚合物/碳纳米管复合材料的类型

2、~制备方法及力学~电学和光学性能等O关键词:碳纳米管;聚合物基复合材料;性能中图分类号:TB383文献标识码:A文章编号:1000-7555(2002D06-0020-04碳纳米管(NTSD自20世纪90年代初由场发射器件等O日本学者Iijima发现以来[1]立即引起科学界及产业界的极大重视是近年来国际科学研究1聚合物/碳纳米管复合材料的类型及制备由于碳纳米管独特的1维结构导致碳纳的热点O碳纳米管分为多壁碳纳米管米管与聚合物有以下几种不同的复合方式:(1D(MWNTSD和单壁碳纳米管(SWNTSD由六元聚合物填充碳纳米管形成的1-1

3、型复合材料;环组成的石墨片层结构卷曲而形成的同心圆筒构成O随直径和螺旋性的不同碳纳米管可呈现(2D聚合物包裹碳纳米管;(3D聚合物接枝碳纳米管;(4D1维的碳纳米管分散于3维的聚合物金属或半导体特性O碳纳米管具有优异的力学基体中形成的1-3型复合材料O性能强度比钢高100倍相对密度只有钢的1.1聚合物填充碳纳米管形成的1-1型复合1/6O此外碳纳米管具有优异的微波吸收特性材料可用于电磁屏蔽或吸波材料等O自碳纳米管被碳纳米管是中空圆筒状结构圆筒直径为发现以来大量的研究集中在碳纳米管的合成~零点几个纳米到几十纳米长度为几十纳米至生长机理

4、的探讨~物理性能的表征~应用领域的微米级圆筒间的距离为0.34nm碳纳米管独探索等方面O随着碳纳米管合成产率的提高碳特的结构是制备1维聚合物纳米线的理想模纳米管的提纯~开孔~切割和填充碳纳米管的板O目前碳纳米管内填充形成的1-1型复合材化学改性以及碳纳米管与聚合物的复合等引起料主要局限在金属~金属氧化物~碳化物等与人们广泛的关注O尤其是碳纳米管/聚合物复合材料自Ajayan等[2]首次报道以来已成为世界聚合物的复合研究很少O这主要是因为液相单体在纳米管内的填充效率不高单体在碳纳米科学研究的热点O碳纳米管与聚合物的复合可管内的聚合比较

5、困难Ourran等[3]利用超声溶以实现组元材料的优势互补或加强最经济有液混合法制备PmPV(poly(m-phenylene-co-2效地利用碳纳米管的独特性能是碳纳米管稳定化的有效途径O碳纳米管/聚合物复合材料在5-dioctoxy-p-phenylenevinyleneDD/碳纳米管复合材料时发现聚合物也能填充在碳纳米管信息材料~生物医用材料~隐身材料~催化剂~高内O然而如何提高聚合物的填充率仍面临着很性能结构材料~多功能材料等方面有着广阔的大的挑战需要发展新的技术和方法O应用前景O例如碳纳米管与导电聚合物的复合可以用作光电纳

6、米器件超级电容器传感器和收稿日期:2002-01-28基金项目:国家自然科学基金(29974020200340061D和教育部科学技术重点项目资助课题作者简介:邱桂花(1978D女硕士.联系人:王琪.第6期邱桂花等聚合物/碳纳米管复合材料研究进展211.2聚合物包裹碳纳米管对碳纳米管进行接枝改性处理是改善碳纳碳纳米管化学性质稳定难溶不融严重阻米管表面特性的重要方法现已成为研究的热碍其潜在应用O聚合物包裹碳纳米管是改善和点目前的研究主要集中在一些小分子如长链调控碳纳米管表面特性的一个重要途径O通过烷基胺接枝碳纳米管[12]O由于聚合物

7、与碳纳米不同聚合物对碳纳米管表面的包覆可以调整管之间存在着共价键合因而性能更加稳定应其表面特性提高其在不同基体中的相容性O另用前景更广O碳纳米管经纯化或功能化后顶端一方面碳纳米管表面包覆一层高分子后可使可以含有一定数量的活性基团如羟基~羧基碳纳米管具有特殊的组装能力可在不同的基等[13]通过与这些活性基团反应聚合物可以质上形成规则排列的结构或有序图案这对碳接枝到碳纳米管上OJin等[10]报道了聚氧乙烯纳米管在微电子领域的应用十分重要OCOle~(PEOD接枝MWNTS复合材料的制备O他们利man和DaltOn等用溶液混合法制备了P

8、mPV用混合强酸(H2SO4+HNO3D对碳纳米管进行包裹的碳纳米管式的复合材料并观察了它们纯化后得到表面含有羧基(COOHD的碳纳的一系列性质[4~6]米管O利用亚硫酰氯将羧基转化成酰氯然后与O通过PmPV的包裹改性聚合物基体和碳纳