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官能化碳纳米管改性氰酸酯树脂的研究

欧阳锐  
【摘要】: 本文首先用混酸(浓HNO_3/浓H_2SO_4,1:1,v/v)对纳米碳管进行酸氧化处理,接着让聚丙烯酰胺通过其酰基的酯化反应共价接枝到酸氧化处理后的碳纳米管的表面。由于碳纳米管表面的羟基仅消耗少量的酰氯基团,因此大部分的高活性酰氯基团仍然保留在接枝的聚合物链上,再通过聚丙烯酰氯与环氧丙醇上羟基官能团的反应,在碳纳米管上接枝上了环氧基团,用傅立叶变化红外光谱(FTIR)和透射电镜(TEM)对环氧官能化后的碳纳米管(E-MWCNTs)进行了表征,结果证实碳纳米管的表面接枝上了一定的环氧基团。 E-MWCNTs添加到双酚A型氰酸酯树脂(BADCy)中,通过固化反应形成复合材料。在固化过程中,碳纳米管通过接枝上的环氧基团与氰酸酯树脂的化学反应使得它与基体产生了共价键的粘结力。傅立叶变化红外光谱(FTIR)用来表征生成的复合材料的化学结构,可以进一步验证碳纳米管上接枝上了环氧基团,并与基体发生了化学反应。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)用来表征了复合材料的微观形貌,拉曼测试(RAMAN)表明碳纳米管与基体之间良好的力传递,进一步验证了共价键的产生。当E-MWCNTs的添加量为1wt%时,复合材料的冲击强度达到最大为17.6KJ/m~2,比起纯BADCy提高了54.2%。弯曲测试进一步测试了复合材料的力学性能。用动态力学分析(DMTA)测试了复合材料的玻璃化转变温度(Tg)。在热失重测试(TG)中表明碳纳米管的引入对体系的耐热性略有提高。吸水率随着碳纳米管的加入呈现先下降后上升的趋势。


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