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碳纳米管/聚氨酯复合材料制备的研究

张岚

  本文利用碳纳米管的优异性能来改善聚氨酯材料的性能。首先对碳纳米管进行酸化处理改性,通过傅立叶变换红外光谱,X射线光电子能谱元素分析,扫描电子显微镜等方法研究了酸化处理后碳纳米管性质和形貌的变化。结果表明,碳纳米管经过体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸的混酸酸化处理后断裂为短的碳管,并在碳纳米管上生成了一定量的羧基(-COOH)基团。羧基基团的存在提供了与羟基基团发生缩合反应的条件并改善了碳纳米管在极性化合物中的分散性。 采用物理共混法和原位聚合法制备不同含量的碳纳米管/聚氨酯复合材料,并通过万能力学试验机、动态力学测试和热稳定性分析等测试手段分析比较了碳纳米管的酸化改性和制备方法对复合材料性能的影响。结果表明,碳纳米管的加入提高了聚氨酯材料的力学性能及热力学性能。物理共混法制备的碳纳米管/聚氨酯复合材料中的未酸化碳纳米管的分散性很差,团聚现象明显;酸化处理后的碳纳米管分散性较未酸化的碳纳米管要好,但分散性仍然不理想,也出现了团聚现象。物理共混法制备的复合材料的力学性能、储能模量、玻璃化转变温度和热稳定性随着碳纳米管含量的增加呈先升高后降低的趋势。原位聚合法制备的碳纳米管/聚氨酯复合材料中酸化处理后的碳纳米管可以比较均匀地分散在碳纳米管/聚氨酯复合材料中,而未酸化的碳纳米管与酸化处理的碳纳米管相比,分散性相对较差,容易发生团聚。原位聚合法制备的复合材料的力学性能、储能模量、玻璃化转变温度和热稳定性随着碳纳米管含量的增加均呈上升趋势。物理共混法与原位聚合法相比较,原位聚合法制备的碳纳米管/聚氨酯复合材料性能更好。 碳纳米管经酸化处理后在复合材料中的分散性优于酸化前。相同含量酸化处理的碳纳米管和未酸化处理的碳纳米管相比,酸化处理后的碳纳米管对聚氨酯材料性能的提高更为显著。……   
[关键词]:碳纳米管;聚氨酯;复合材料;酸化处理;物理共混;原位聚合
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:东北林业大学2011年