多壁碳納米管-丙烯酸酯導(dǎo)電復(fù)合材料研究.pdf

1、納米材料是指顆粒尺寸在納米量級(jí)(1～100nm)的超細(xì)材料,它的尺寸大于原子簇而小于通常的微粉,處在原子簇和宏觀物質(zhì)交界的過(guò)渡區(qū)域。由于納米材料的結(jié)構(gòu)尺寸在納米量級(jí)，物質(zhì)的量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)等方面對(duì)材料性能有重要影響。碳納米管是由碳原子中sp2雜化為主,混合有sp3雜化所構(gòu)筑成的理想結(jié)構(gòu)。碳納米管可看成是片狀石墨烯卷成的圓筒,因此它具有石墨優(yōu)良的本征特性,如耐熱、耐腐蝕、耐沖擊、傳熱和導(dǎo)電性好、強(qiáng)度高等一系列綜合性能。而且碳納米管特

2、有的螺旋、管狀結(jié)構(gòu),還使其有不同尋常的電磁吸波性能。利用碳納米管獨(dú)特的光電學(xué)性能，還可以制備新型的碳納米管／聚合物光電材料。由于碳納米管具有非常好的性能,其尺寸又處于納米級(jí),因而具有很好的應(yīng)用前景,被譽(yù)為本世紀(jì)材料革命的引發(fā)劑。在1997年年末,美國(guó)政府科技局將其列入最具代表的百項(xiàng)高科技發(fā)展研究項(xiàng)目。 本課題采用無(wú)機(jī)-高分子納米復(fù)合技術(shù)路線，研制多壁碳納米管/丙烯酸酯類聚合物納米復(fù)合材料。本課題研究的目的是對(duì)多壁碳納米管納米粒子

3、進(jìn)行表面改性處理及自組裝，使MWNTs/PMMA納米復(fù)合材料的性質(zhì)能得到良好的改性，并總結(jié)出對(duì)納米復(fù)合材料電性能有良好作用的表面改性劑的類型及規(guī)律。 本文第一部分對(duì)導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電機(jī)理和導(dǎo)電影響因素、納米復(fù)合材料的制備方法、碳納米管的結(jié)構(gòu)特征及自組裝原理等進(jìn)行了綜述說(shuō)明。 本文第二部分通過(guò)實(shí)驗(yàn)，研究了改性劑的種類、超聲時(shí)間等對(duì)多壁碳納米管納米粒子的分散效果的影響。確定了改性納米粒子的最佳條件。十八醇對(duì)MWNTs的分散

4、效果最好。并用掃描電鏡、傅立葉變換紅外光譜儀、差熱-熱重分析儀、透射電鏡等對(duì)進(jìn)行改性處理后的納米粒子進(jìn)行了表征。成功的對(duì)納米粉體的表面進(jìn)行了改性處理，為下一步制備多壁碳納米管/PMMA納米復(fù)合材料打下了基礎(chǔ)。 本文第三部分研究了MWNTs/PMMA納米復(fù)合材料的導(dǎo)電性能及力學(xué)性能等。MWNTs體積百分含量從15％增加到40％，電阻從2050KΩ減小到38.68KΩ。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)表確定了制備MWNTs/PMMA納米復(fù)合材料的最佳實(shí)

5、驗(yàn)因素。綜合第二部分的實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定了改性劑種類對(duì)納米復(fù)合材料性能的影響。使用改性劑十八醇后，30vol％的電阻由38.92KΩ減小到3.8KΩ左右。并用SEM對(duì)改性前后的MWNTs/PMMA納米復(fù)合材料的表面形貌進(jìn)行了表征。 本文第四部分研究了MWNTs/丙烯酸酯納米復(fù)合涂料的導(dǎo)電特性。確定了對(duì)碳納米管粉體進(jìn)行超聲、表面改性處理后，涂料的導(dǎo)電性能能得到有效的改善。十八醇的效果最好。通過(guò)實(shí)驗(yàn)制備了經(jīng)過(guò)十八醇表面改性處理的導(dǎo)電涂料，