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《湖南大学》 2007年
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多壁碳纳米管的功能化及其与环氧树脂复合研究

林明  
【摘要】: 碳纳米管(CNTs)作为一种新型的准一维功能材料,具有优良的力学、电学等性能,在未来高科技领域中具有许多潜在的应用。由于CNTs表面呈化学惰性,使其在聚合物基体中的分散性差,从而限制了其应用范围。功能化是提高其在基体中分散性和界面结合性能的行之有效的途径,也是近年来的研究热点。本研究在采用混酸(H2SO4/HNO3:3:1)对CNTs进行氧化的基础上,利用过氧化丁二酸产生的自由基对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行功能化处理,以增加其化学活性和分散性;在此基础上,选择环氧树脂(EP)作为基体材料,利用功能化后的MWCNTs对其进行改性,研究改性前后MWCNTs对EP的力学、热学以及电学性能。 首先,采用自由基加成反应的方法,利用过氧化丁二酸热分解产生的羧酸自由基对MWCNTs进行功能化处理,通过FT-IR、XPS和Raman光谱对功能化后的MWCNTs进行表征,并考察了MWCNTs在有机溶剂(乙醇)中的分散性和其悬浮液(溶剂为H2O)的分散稳定性。结果表明:经过功能化处理,MWCNTs表面先后成功接上了一定数量的羧基与酰胺基团,且功能化处理过程不会破坏MWCNTs本身的结构。电镜结果表明,功能化后的MWCNTs缠绕程度明显下降,接枝在碳纳米管上的活性官能团有助于提高其在有机溶剂(乙醇)中的分散性。对MWCNTs悬浮液的分散稳定性分析表明,在其它条件相同的情况下,功能化后的MWCNTs分散稳定性最高。 其次,采用溶液共混法制备了MWCNTs/EP基复合材料,考察功能化前后和不同含量MWCNTs对复合材料力学性能、热学性能以及电学性能的影响,研究了功能化前后MWCNTs在环氧树脂中的分散情况。结果表明:MWCNTs的加入提高了复合材料的力学性能、热稳定性和导电性,并以功能化MWCNTs的改性效果更佳。SEM结果显示,功能化后的MWCNTs能够均匀地分散于EP基体中。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB383.1

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