碳纳米管(CNTs)的改性及其熔纺PLA复合纤维的结构与力学性能研究

首先对碳纳米管(CNTs)进行了强酸改性处理,通过粒径分析仪、FTIR和SEM对改性前后的CNTs进行了表征,分析改性前后CNTs官能团和结构形貌的变化。将改性前后的CNTs分别与PLA在双螺杆挤出机中熔融混合,经过牵伸卷绕装置制备出PLA/CNTs和PLA/M-CNTs(改性后CNTs)复合纤维。利用视频显微镜和单纱强力仪对PLA/CNTs和PLA/M-CNTs复合纤维形貌和性能进行了研究,结果表明:PLA/M-CNTs复合纤维的力学性能较PLA/CNTs复合纤维好。     

CNTs的表面改性及其在环氧树脂复合材料中的应用

首先采用浓硫酸/浓硝酸对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行混酸氧化处理,再将氧化后的CNTs与DOPO改性后的硅烷偶联剂(DOPO-KH560)进行改性,制备了DOPO-KH560表面化学修饰的MWC-NTs。在此基础上,将改性前后的CNTs分散在环氧树脂体系中,制成样条,研究了处理前后样条力学性能的变化。材料表面结构的红外光谱(FT-IR)分析表明,CNTs混酸氧化成功,表面成功引入了羟基和羧基,而且DOPO-KH560成功接枝到酸化CNTs上。材料微结构的透射电子显微镜(TEM)观察表明,酸化后MWCNTs被截短,分散性变好,接枝DOPO-KH560后CNTs表面包覆了一层低聚物。对处理后的样条进行力学性能测试并用扫描电镜(SEM)分析观察断面形态的变化。结果表明,环氧树脂中加入CNTs,能有效地增加环氧树脂的韧性和强度,且加入原CNTs、氧化CNTs、改性后的CNTs时增强增韧效果逐渐增加,加入最终CNTs后环氧树脂的增强增韧效果最明显。     

纳米碳管在胡敏酸中的分级悬浮

随着纳米碳管(CNTs)的广泛应用,其不可避免地进入环境中,天然有机质与CNTs的相互作用增大了CNTs的分散性,可能带来更大的环境风险。本研究系统考察了溶解胡敏酸(HA)对CNTs的悬浮效果,发现随着悬浮次数的增加,HA的累积吸附量不断增大,而CNTs的悬浮量先增加后减少,表明CNTs确实存在分级悬浮的现象。通过透射电子显微镜和热重分析对高悬浮量和低悬浮量的CNTs进行表征发现,高悬浮量的CNTs相比低悬浮量的CNTs短且碎,说明具有较多缺陷的CNTs可能是易悬浮的部分;尽管高悬浮量的CNTs对HA的累积吸附量较低,但其较早的出现了明显的失重平台,具有较差的热稳定性。两方面的证据可以证实CNTs自身性质的差异是其分级悬浮的控制性因素。     

电泳沉积碳纳米管的微波等离子体改性

采用电泳法在Si基底上沉积了碳纳米管(CNTs)薄膜, 并利用Ar微波等离子体对CNTs薄膜进行了改性处理, 研究了改性前后CNTs的微观结构和场发射性能. 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和拉曼光谱的表征结果表明, 等离子体改性明显改变了CNTs的微观结构, 形成了大量的管壁结构缺陷、纳米级突起和“针形”尖端; 场发射测试结果表明, CNTs经Ar等离子体改性处理后开启电场较改性前?略有增大, 等离子体改性10min的CNTs薄膜表现出最佳的场发射J-E特性, 阈值电场由改性前的3.12V/μm降低到2.54V/μm, 当电场强度为3.3V/μm时, 场发射电流密度由改性前的18.4mA/cm²增大到60.7mA/cm². 对Ar微波等离子体改性增强CNTs薄膜场发射性能的机理进行了分析.     

水热法聚乙烯基吡咯烷酮表面修饰碳纳米管的研究

采用水热法利用两亲性聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)对CNTs进行了表面修饰,通过TGA、FT-IR、SEM、接触角分析研究了改性CNTs的表面性质和分散特性.实验结果表明:水热法较常用的常压法相比,可以提高CNTs的PVP包覆率,且使PVP同CNTs之间具有更强的作用力,同时使处理效率有较大提高；PVP用量、保温时间和PV...     

超支化聚合物修饰碳纳米管的研究进展

碳纳米管(CNTs)具有极高的杨氏模量、硬度和韧性、良好的导电性和导热性,但由于其分散性差,限制了其应用范围。超支化聚合物(HBP)具有低粘度、高流变性和良好的溶解性,特别是末端含有大量的活性官能团。用HBP修饰CNTs,不仅可以提高CNTs在聚合物基体中的分散性,改善CNTs与基体之间的相容性和界面粘接性能,还可以赋予CNTs新的功能。因此,综述了超支化聚合物改性CNTs的方法,包括直接改性法、表面引发聚合法等方法,并指出了每种改性方法的优缺点及其发展前景。     

碳纳米管导静电涂料导静电性能的影响因素

目前,导静电涂料的导电介质多以碳系和金属氧化物为主,不能兼顾涂料的防腐蚀与导电性能,对以碳纳米管(CNTs)作为导电介质和以环氧改性有机硅树脂作为导静电涂料基体树脂的研究均较少.利用环氧树脂改性有机硅低聚物合成了改性树脂,采用红外光谱对产物进行了表征,研究了碳纳米管含量、酸化处理、固化剂、分散剂含量对由CNTs制备的导静电涂料涂膜的导静电性能的影响.结果表明:CNTs含量对提高涂膜导静电性能有影响,CNTs含量为2.0％时导静电性能很好;CNTs酸化处理后涂膜的导静电性能得到明显提高;固化剂聚酰胺650含量为30.0％时,涂膜固化性能和导静电性能最优;分散剂能很好地提高CNTs分散性能,十二烷基苯磺酸钠/改性树脂(质量比)和十八醇/改性树脂(质量比)均在2.0％时达到其最佳效果.     

天然有机质对纳米碳管环境行为的影响研究进展

随着纳米技术的快速发展,大量的纳米碳管(CNTs)不可避免地释放到环境中。由于其较大的憎水性表面,CNTs与有机污染物和天然有机质(NOM)强烈地相互作用。综述了NOM存在下CNTs的环境行为,包括NOM对CNTs分散特性和吸附有机污染物特性的影响。着重论述了NOM的理化性质对CNTs分散的影响,"拉拉链"或"胶束包裹"是主要的分散机制。强调应该对不同分散机制下分散的CNTs与有机污染物的相互作用给予更多的关注,提出了目前在液相环境中直接测定CNTs表面积的新思路,并对今后的研究方向进行了展望。     

巯基改性碳纳米管的制备与表征

采用一种新颖、高效的方法,将元素硫应用于碳纳米管(CNTs)的表面改性,在CNTs表面通过硫自由基加成随后还原的方法接枝巯基基团,这种改性方法步骤简单、安全,且不会破坏CNTs的内部结构,可以应用于更多领域。利用该方法分别对多壁碳纳米管和单壁碳纳米管进行表面改性,制备了巯基改性碳纳米管,确定了巯基改性多壁碳纳米管的最佳反应条件并采用傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪、热重分析仪和X射线光电子能谱对所制样品进行表征。     

碳纳米管改性对环氧树脂复合材料热学和电学性能的影响

分别采用混酸(浓H2SO4和浓HNOs)、浓HNOs、浓NaOH及浓H2SO4/H2O2对碳纳米管(CNTs)在室温下进行表面处理,通过FTIR、SEM、DSC和TGA研究了各改性方法对CNTs/环氧树脂(EP)复合材料热性能和电性能的影响.结果表明,混酸处理使CNTs在EP中的分散性、EP的玻璃化温度和热分解温度都显著提高,其它3种方法也有这种作用,相比较而言,H2SO4/H2O2和HNO3的改性作用稍差,而NaOH的最差.4种处理方法都使复合材料的导电性能、介电常数以及介电损耗显著下降,其中混酸处理使上述性能下降的程度最高,其次为H2SO4/H2O2处理,NaOH处理和HNO3处理对电性能影响较小.     

碳纳米管表面处理及其在铜基复合材料中的应用

碳纳米管因特殊结构带来的优异性能而被海内外学者广泛关注,以碳纳米管为增强相制备铜基复合材料是使铜基导体同时具有高强度和高导电性能的有效途径。然而,由于碳纳米管表面能高、表面反应活性低,碳纳米管/铜复合材料制备的过程中存在增强体分散性差和界面结合强度弱两大问题,从而阻碍了复合材料高性能的实现。在碳纳米管/铜复合材料的制备过程中,采用适当的方法对碳纳米管进行表面处理能改变碳纳米管的表面结构和反应活性,在改善碳纳米管的分散性的同时增强碳纳米管与铜基体的界面结合,从而提高碳纳米管的增强效率,保证复合材料良好的综合性能。然而,表面处理过程可能会破坏碳纳米管的结构完整性,影响碳纳米管的本征性能,进而影响其增强效果,或可能在基体中引入其他杂质,影响复合材料的导电和导热性能。因此,在进行表面处理时应综合考虑其对碳纳米管结构性能及复合材料增强作用的影响。近年来,研究者们通过优化碳纳米管表面处理工艺突破了碳纳米管/铜复合材料在制备过程的难点,在保证铜基体优异的导电、导热性能的同时,大幅提高了碳纳米管/铜复合材料的力学性能。碳纳米管表面处理工艺类型大致可分为机械球磨、化学表面改性、表面镀层和联合表面处理四类。传统的机械球磨表面处理对碳纳米管的结构破坏较大;化学表面改性又分为共价表面改性和非共价表面改性,非共价表面改性在保持碳纳米管完整的管状结构和优异性能的同时,提高了碳纳米管在溶液中的分散性,但用于复合材料制备时会给基体引入有机杂质,影响复合材料性能;共价表面改性和表面镀层是铜基复合材料制备过程中最为常用和有效的表面处理方法,其能够在提高碳纳米管在基体中的分散性能的同时改善碳纳米管表面的反应活性,从而形成碳纳米管和铜基体之间强度较高的反应结合界面,实现碳纳米管/铜复合材料高强高导的综合性能。此外,可通过综合利用各种表面处理方法,结合各表面处理工艺的优势,获得更为优异的改性效果。本文从碳纳米管表面处理工艺的基本类型以及碳纳米管表面处理对铜基复合材料结构和性能的影响两方面阐述了碳纳米管表面处理在铜基复合材料中的应用和研究进展,并对其未来的研究方向进行了展望。     

我国速生杉木的改性研究进展

目的综述我国速生杉木的改性技术,为我国速生杉木改性的发展与应用提供参考。方法通过对我国速生杉木改性相关研究文献的梳理,将已有研究从反应型改性和非反应型改性两方面进行分类,并综合改性方法、改性机理和材性变化,对杉木改性研究现状进行分析评价。结果归纳总结了速生杉木改性的研究方法和研究现状,并指出了速生杉木改性今后的发展方向,以期为杉木改性的进一步研究提供帮助,从而扩大速生杉木的利用范围。结论近年来,我国在杉木改性研究方面取得了一定成果,但仍然缺乏综合性杉木改性技术,这有待科研工作者的进一步研究。     

碳纳米管加入方式对碳纤维/环氧树脂复合材料层间性能的影响

针对碳纤维/环氧树脂预浸料,对比了直接在树脂中加入碳纳米管(CNTs)后制备预浸料以及将CNTs喷涂在预浸料表面2种CNTs加入方式对CNTs-碳纤维/环氧树脂复合材料层合板I型与II型层间断裂韧性及层间剪切强度的影响。通过对树脂黏度、固化反应以及玻璃化转变温度的考察,分析了CNTs含量对树脂性能的影响,考察了添加方法对CNTs长度与形态的影响。分析了2种CNTs加入方式对CNTs-碳纤维/环氧树脂层合板断裂韧性及层间剪切强度的改善效果与作用规律。结果表明:CNTs的加入使树脂的黏度提高,固化反应程度下降;2种分散方法对CNTs的长度与形态无明显影响;直接在树脂中加入CNTs对CNTs-碳纤维/环氧树脂复合材料I型与II型层间断裂韧性的提高效果低于在碳纤维/环氧树脂预浸料表面喷涂CNTs的方式,后者的CNTs利用率较高;由于CNTs团聚及对树脂固化反应的影响,CNTs含量过高会使得其对CNTs-碳纤维/环氧树脂层合板的增韧效果下降。     

Combination effect of physical drying with chemical characteristic of carbon nanotubes on through-thickness properties of carbon fiber/epoxy composites

The present work studied the combination effect of physical drying with chemical modification of carbon nanotubes (CNTs) on some through-thickness properties of carbon fiber/epoxy composites. Different drying methods of heat drying and freeze drying were utilized to affect CNT organization form in carbon fiber/CNTs preforms and composites: The adoption of heat-drying method made CNTs more inclined to form aggregates accompanied with randomly scattered CNTs, while continuous CNT networks could always be assembled when freeze drying method was employed. The formation mechanism of such CNT networks was discussed, and could be described as “freeze drying within confined space.” Chemical characteristic of CNTs was controlled by choosing different solutions of non-functionalized CNTs (NOCNTs) or hydroxyl-modified CNTs (OHCNTs). As a consequence, CNT networks modified composites, especially that with OHCNTs formed networks, displayed significantly better electrical performance than composites with CNT aggregates and scattered CNTs; NOCNT networks and scattered OHCNTs made the corresponding composites possess higher interlaminar shear strength (ILSS) value, whereas OHCNT networks impaired ILSS while enhancing flexural strength and modulus of composites.     

碳纳米管/磁性纳米粒子复合技术的研究进展

碳纳米管作为一种新型准一维功能材料已成为物理、化学和材料科学等领域的研究热点.由于缺乏微观上的加工处理方法,碳纳米管的应用受到一定程度的限制.磁性纳米材料由于其特殊的物理化学性质在存储器、传感器和环境保护等方面得到了广泛的应用.将磁性纳米粒子与碳纳米管复合不但可以使碳纳米管功能化改性,而且还可通过复合纳米管对磁场的响应对其进行加工处理.综述了碳纳米管与磁性粒子复合的制备技术,并展望了磁性复合碳纳米管的应用及其前景.     

New procedure for preparation of highly stable and well separated carbon nanotubes in an aqueous modified polyacrylonitrile

Carbon nanotubes (CNTs) due to their nonreactive surface can not effectively disperse in polymeric matrix. Efficient exploitation of CNTs properties to improve material performance is generally related to the degree of dispersion, saturation by the matrix and interfacial adhesion. In order to obtain a suitable dispersion, the CNTs usually need treatment before they can be utilized. In this work, an easy procedure for preparation a stable dispersion of well separated and individual CNTs in an aqueous polymeric solution by using of Gum Arabic (GA) and modified polymer has been described. The applied polymer was a modified water soluble acrylonitrile polymer. The modification was carried out through functionalizing polyacrylonitrile by 2‐aminoethanol. Individual dispersion of the CNTs in the aqueous GA solution after two month can be observed. By incorporating the modified polyacrylonitrile to the solution, the stability of the individual CNTs dispersion several times was increased in such a way that after six month, the CNTs were still kept at their individual positions. According to the suggested mechanism of dispersion, hydrogen bonds between GA/CNTs and the modified polyacrylonitrile chains can be formed that increasing the dispersion ability. The effects of salts and temperature on dispersion ability of GA were also studied.     

碳纳米管改性水泥基复合材料的研究进展

碳纳米管（CNTs）是一种具有独特结构和优异性能的新型材料,将其掺入到水泥基材料中可明显增强材料的各种性能。本文简要介绍了CNTs的基本结构和分散方法,并对CNTs改性水泥基材料的性能进行了阐述,这些性能包括：力学性能、水化与微结构特征、变形性能、耐久性能、导电导热和吸波性能等。在目前研究中可能存在的问题的基础上,对今后需进一步研究的方向提出了建议。     

碳纳米管增强铜基复合材料的研究进展

本文针对碳纳米管增强铜基复合材料研究中的关键问题进行了综述。对碳纳米管增强铜基复合材料的制备技术进行了分类,总结了粉末冶金法、电化学法以及其他方法的研究进展,并强调了制备方法和复合材料性能之间的关系。分析了碳纳米管增强铜基复合材料的界面特征,并概述和总结了其力学性能、电学性能、热学性能、摩擦磨损性能等方面的研究进展和存在问题。指出改善复合材料的制备方法,获得分散均匀的碳纳米管且与铜基体结合良好的复合材料是提高其综合性能的关键。     

大豆蛋白基生物降解材料研究进展

大豆蛋白材料的改性方法主要有物理改性、化学改性、酶法改性以及纳米共混改性等。对大豆蛋白材料的性能改善研究主要集中于薄膜材料的成膜性能、机械性能、吸水性能、透光性能、阻气性能和水蒸气透过性能、生物降解性能等方面。大豆蛋白基生物降解材料多被用作制备可食性薄膜,应用于果蔬的涂抹保鲜及部分食品的内包装;改性后的大豆蛋白可作为营养保健物质用作生物材料及生物医用材料。大豆蛋白基生物降解材料未来的发展方向主要为降低成本及增强性能等研究。