尼龙/碳纳米管复合材料研究进展

碳纳米管(CNTs)由于其独特的结构,较高的长径比,较大的比表面积,且具有超强的力学性能和良好的导热性,已经证明是塑料的非常优异的导电填料,聚合物基碳纳米管复合材料可望应用于材料领域的多个方面,尤其在汽车、飞机及其它飞行器的制造等军事和商业应用上带来革命性的突破。本文介绍了碳纳米管的结构形态和碳纳米管的制备、纯化、修饰方法及聚合物基碳纳米管复合材料的制备、性能,并综述了近几年来尼龙/碳纳米管复合材料的研究进展及应用前景。     

原位缩聚制备聚氨酯/碳纳米管复合泡沫材料

采用球磨方法制备了均匀分散的碳纳米管(CNTs)/聚丙二醇分散体系,解决了碳纳米管在高黏滞聚醚醇中的分散问题,进一步以水为发泡剂,采用两步的原位缩聚法制备了碳纳米管均匀分散的聚氨酯(PU)/碳纳米管复合泡沫材料.通过FTIR、SEM、压缩实验、亲水性实验等表征了材料的结构和性能.结果表明碳纳米管的加入使聚氨酯材料的压缩强度和保水率得到显著提高.     

碳纳米管/聚丙烯腈原液的制备及可纺性

通过原位聚合的方法制备了碳纳米管／聚丙烯腈复合材料原液,并采用湿纺成型工艺制得碳纳米管／聚丙烯腈复合材料纤维。与共混工艺相比较,采用该方法制得的碳纳米管／聚丙烯腈复合材料碳纳米管在聚丙烯腈基中分散均匀,具有较好的可纺性。     

MC尼龙-纳米La2O3复合材料的制备及性能研究

用原位分散聚合法制备了一系列MC尼龙／纳米La2O3复合材料，研究了纳米La2O3用量对复合材料力学性能的影响，用SEM观察了La2O3粒子在MC尼龙基体中的分散情况，用XRD对复合材料的晶体结构进行了表征。SEM观察结果表明，当纳米La2O3用量小于1％时，纳米La2O3均匀分散于MC尼龙基体中，团聚情况很少，当纳米La2O3用量大于1％时，纳米La2O3开始团聚；XRD研究结果表明，纳米La2O3没有改变MC尼龙的结晶形态；力学性能的研究结果表明，随着纳米La2O3用量的增加，复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度、弯曲强度和弯曲模量都呈先升后降的趋势，当纳米La2O3用量为0．5％时，复合材料的拉伸强度和断裂伸长率达到最大值，分别比MC尼龙提高17．9％和52．1％，当纳米La2O3的用量为1．0％时，复合材料的缺口冲击强度、弯曲强度和弯曲模量达到最大值，分别比MC尼龙基体提高36，6％．12．7％和16．3％。     

原位聚合玻纤-尼龙6热塑性复合材料的研究

研究了己内酰胺开环聚合反应,确定了适用于RTM方法原位制备玻纤织物增强热塑性复合材料的工艺。结果表明:表面处理可抑制玻纤对单体的阻聚作用,使单体转化率达97%,尼龙6的分子量大于3.0×105;制备的玻纤方格布增强尼龙6复合材料的力学性能比纯尼龙6有显著提高。SEM分析表明复合材料有着良好的界面连接。     

熔体自由基反应法制备聚丙烯/碳纳米管复合材料

以2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷（DHBP）在聚丙烯体系中引发形成自由基,以二硫化四甲基秋兰姆（TMTD）调控自由基反应,通过熔融共混一步法制备了共价接枝的聚丙烯/碳纳米管（PP/CNTs）复合材料。 通过拉曼光谱和透射电子显微镜证明发生了共价接枝反应,并研究了PP/CNTs的结晶性能、热性能与力学性能。 结果表明,发生共价接枝的PP/CNTs与未接枝的PP/CNTs及PP相比,其结晶温度分别提高了2.6和12.0 ℃,热分解温度T5%分别提高了6.4和34.8 ℃,其拉伸强度和拉伸模量略有提高,冲击强度分别提高了56.7%和58.1%。     

尼龙6/石墨纳米导电复合材料的制备与性能

通过原位插层聚合制备了尼龙 6 /石墨纳米导电复合材料 ,其室温导电渗滤阈值为 =0 75vol% ,远远低于常规导电粒子填充的聚合物复合材料 .当石墨体积分数为 2 0vol%时 ,室温电导率可达 10 -4 S/cm .透射电镜研究表明 :由于石墨经高温膨胀后其片层被剥离导致了片状石墨粒子具有巨大的径厚比 ,经原位插层聚合其片层厚度进一步被剥离为几十个纳米 ,同时原位插层聚合使得石墨粒子能够均匀分散在尼龙 6基体中 ,因而导致了该导电复合材料的低渗滤阈值和高导电性能 .     

聚苯胺/纳米二氧化锰复合材料Ⅰ.原位氧化合成制备

用固相合成法制备了纳米二氧化锰(nm-MnO2),并通过原位聚合法制备了聚苯胺／纳米二氧化锰复合材料。研究结果表明：在苯胺／nm-MnO2的盐酸反应体系中,nm-MnO2可以使苯胺氧化聚合。在一定的nm-MnO2用量下,聚苯胺的产率随苯胺添加量的增加而下降,nm-MnO2在产物中的含量也随之下降,且含量很低。在苯胺：／nm-MnO2／过硫酸铵的反应体系中,研究了Nm-MnO2通过两种不同的加料方式原位制备PA-NI／nm-MnO2复合材料的合成条件。第一种方式为nm-MnO2和过硫酸铵同时与苯胺混合,一起参与苯胺的氧化聚合。第二种方法是先将过硫酸铵和苯胺混合,3min后再将nm-MnO2加入反应体系中。研究表明：第一种加料方式得到的队NI／nm-MnO2中nm-MnO2的含量很低;第二种加料方式可以得到高nm-MnO2含量(w=0．14-0．73)的产物,其电导率约10^-4S／cm。     

聚合法制备无卤阻燃尼龙的研究进展

在全球阻燃材料无卤化的推进过程中,氮系、磷系、硅系等阻燃剂以及其复配物受到各国研究人员的广泛关注。利用聚合法(原位聚合法和共聚法)制备阻燃尼龙,可有效解决共混法中常存在的阻燃剂在基体中分散不均匀而导致的材料性能下降的问题。原位聚合法和共聚法是根据阻燃成分在基体中的存在方式而区分的,通常前者以物理均匀分散为主,后者多以化学键结合。本文在不同制备方法的背景下,根据阻燃剂类别进一步细分,综述了用原位聚合法和共聚法制备无卤阻燃尼龙的相关研究,并探讨了该领域中亟待解决的问题及未来发展方向。     

尼龙6/SiO_2纳米复合材料的制备及其力学性能和热稳定性

以表面含有氨基的可反应性纳米SiO2(RNS-A)和表面含有烷基碳链的可分散性纳米SiO2(DNS-3)作为填料,利用原位聚合法制备了尼龙6/SiO2纳米复合材料(相应的复合材料分别简记为RPA和DP3);采用透射电子显微镜观察了复合材料中纳米SiO2的表面形貌,并利用热失重分析仪测定了复合材料的热稳定性,进而考察了纳米SiO2表面功能基团对尼龙6力学性能和热稳定性的影响.结果显示,纳米SiO2能够很好地分散在尼龙6基体中,并使尼龙6的热分解温度提高10℃左右.与此同时,RPA的最大拉伸强度和冲击强度较纯尼龙6的分别提高34.5%和12.5%,DP3的最大拉伸强度和冲击强度分别提高18.2%和45.7%.这表明两种纳米SiO2均可以有效地提高尼龙6的力学性能和热稳定性;可以推测,纳米SiO2的增强效应与其在尼龙6基体材料中的分散和界面作用有关.     

碳纳米管/炭黑混杂填充聚甲醛复合材料导电性能研究

采用在转矩流变仪中熔融混合的方法制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)和导电炭黑(CB)共同填充的聚甲醛(POM)导电复合材料,研究了材料的体积电阻率和导电填料用量之间的关系.用该体系的实验数据点对已发表的混合导电填料体系的定量关系式进行了验证,结果表明实验数据点和理论预测略有偏差.为方便实际应用,把混合导电填料体系的定量关系式加以发展,推导出逾渗值和两种导电填料质量比之间的关系式,并绘出了工作曲线.设计实验对工作曲线进行了验证,结果表明工作曲线对实践具有指导意义.     

纳米SiO_2粒子表面官能团对尼龙6原位聚合的影响

研究了无机纳米粒子表面反应性官能团对尼龙 6 纳米SiO2 原位聚合的影响 .红外光谱和热重分析结果证实了无论对SiO2 进行表面处理与否 ,在原位聚合过程中其表面均能形成一定量的接枝聚合物 .随表面反应性官能团数目的增加 ,SiO2 的表面接枝率呈上升趋势 .与纯的尼龙 6相比 ,带有不同反应性官能团的纳米SiO2 的加入使复合产物的分子量呈下降的趋势 .对应于复合体系中可能发生的反应 ,提出了几种可能的表面接枝的键接方式 .力学性能测试结果显示经表面处理的SiO2 的加入能同时提高复合物的强度和韧性 ,而加入未处理的SiO2 时 ,材料强度可得到提高 ,但韧性明显降低 ,表明由偶联剂处理引入的柔性界面层的存在对于复合材料的力学性能有重要的影响     

靶向性多肽修饰荧光功能化碳纳米管的制备及靶向肿瘤细胞的初步研究

以羟基化多壁碳纳米管(MWNT-OH)为引发剂,通过原位负离子开环聚合制备了生物相容性多羟基超支化聚缩水甘油接枝的碳纳米管(MWNT-HPG),利用酯化反应将荧光分子罗丹明6B标记于聚合物上,然后聚合物上的羟基和丁二酸酐反应将其转化为羧基.用TGA、FTIR、TEM、SEM等手段对产物进行了表征.用靶向表皮生长因子受体(EGFR)的小分子多肽D4修饰了所得的荧光功能化碳纳米管,并将其做为受体介导靶向肿瘤细胞的纳米载体,通过噻唑蓝(MTT)比色法评价功能化碳纳米管作为载体的安全性.用荧光显微镜观察其与人肺腺癌细胞SPCAI细胞的结合状态.结果证明了其有希望成为受体介导靶向肿瘤系统的纳米载体.     

磺化碳纳米管改性聚苯胺复合材料的合成与超级电容特性

运用重氮化技术制备了水溶性磺化碳纳米管,在此基础上,以不同直径的磺化碳纳米管(1～2 nm,<8 nm,10～20 nm,30～50 nm)为载体,采用原位氧化聚合方法合成了一系列磺化碳纳米管改性聚苯胺复合材料.红外和紫外-可见光谱分析表明,聚苯胺与磺化碳纳米管之间存在π-π相互作用,并形成了电荷转移复合物;且随着碳纳...     

多壁碳纳米管填充聚苯乙烯复合体系的动态流变特性

应用两相模型探讨多壁碳纳米管(MWCNTs)填充聚苯乙烯(PS)复合体系的动态流变特性.结果表明,体系线性黏弹行为与PS本体的应变放大效应及MWCNTs填料相的弛豫密切相关.在不同温度下,应变放大因子(Af)随MWCNTs体积分数(φ)的变化规律符合扩散控制的粒子串聚集(CCA)模型.φ＜0.020时,MWCNTs分散...     

用带不同侧链的双取代聚乙炔衍生物增溶多壁碳纳米管

采用不同的双取代聚乙炔与多壁碳纳米管复合,通过π-π相互作用和聚合物链缠绕实现了对碳纳米管的增溶.这种方法对碳纳米管的结构没有损害,而且包覆到碳纳米管表面的双取代聚乙炔也显示了自身的荧光发射特性.     

THERMAL DECOMPOSITION AND FLAMMABILITY OF ACRYLONITRILE-BUTADIENE-STYRENE/MULTI-WALLED CARBON NANOTUBES COMPOSITES

Thermal and flammability properties of acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) with the addition of multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) were studied.ABS/MWNTs composites were prepared via melt blending with the MWNTs content varied from 0.2% to 4.0% by mass.Thermogravimetry results showed that the addition of MWNTs accelerated the degradation of ABS during the whole process under air atmosphere,and both onset and maximum degradation temperature were lower than those of pure ABS.The destabilizat...     

一种含树枝单元的高流动性尼龙6的原位聚合及性能测试

将低代数的树枝状大分子聚酰胺胺(polyamidomine,即PAMAM)分别与对苯二甲酸配制成母盐溶液,再以母盐溶液,己内酰胺,封端剂一起投入高压釜进行原位聚合,通过调节PAMAM在己内酰胺中的比例及改变不同的PAMAM代数得到新型高流动性尼龙6.FTIR显示,与线性尼龙相比较,高流动性尼龙6的γ(N—H)和2δ(N—H)两处对应峰都发生了明显的蓝移.对于树枝单元含量较低(0.3 wt%~0.5 wt%)的新型尼龙6,拉伸性能没有下降,缺口冲击强度增加,而熔体流动却显著得到改善.DSC显示,新型尼龙6的结晶曲线的结晶峰温度有不同程度的降低,晶体生长速率明显减慢.     

STUDY ON NYLON 6/SUPERFINE RUBBER PARTICLES COMPOSITES VIA IN SITU POLYMERIZATION

Two highly cross-linked superfine styrene-butadiene rubber particles, one with 1 wt% of carboxyl groups and theother without such groups having particle sizes of 130-150 nm and 80-100 nm respectively, were used to prepare nylon6/rubber composites via in situ polymerization. It was found that carboxylic styrene-butadiene dispersed uniformly in nylonmatrix and there was strong interfacial interaction because of the graft polymer formed by the reaction of nylon with carboxylgroup of the rubber, resulting in considerably improved impact strength with almost unchanged tensile strength. However,the addition of styrene-butadiene without carboxyl groups showed intensive agglomeration of the rubber particles and weakinterfacial interactions, and the toughness of the materials was improved slightly. The crystallization and rheological behavior of the composites were also discussed.