液晶功能化碳纳米管有机硅复合材料的制备与性能

为提高有机硅复合材料的导热性能和力学性能,防止碳纳米管团聚,改善其与聚合物的混容性,通过一种向列型液晶N-(4-甲氧基亚苄基)对丁基苯胺(N-(4'-methoxybenzylidene)-4-butylaniline,MBBA)分子功能化改性多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs),制备了MBBA-MWCNTs有机硅纳米复合材料.测试结果表明,MBBA液晶与碳纳米管之间通过非共价键(π-π堆积)相互结合,不仅提高了碳纳米管在有机硅复合材料中的分散性,而且保证了MBBA功能化碳纳米管与有机硅良好的混容性,从而更好地发挥了碳纳米管优异的热学性能和力学性能.当MWCNTs质量分数为1.0%时,MBBAMWCNTs有机硅复合材料的拉伸强度达到6.78 MPa,比相同质量分数的MWCNTs有机硅复合材料提高了36%,比纯有机硅材料的提高了500%.当MWCNTs质量分数为14.0%时,MBBA-MWCNTs有机硅复合材料的导热系数达到0.561 5 W/(m·K),比MWCNTs有机硅材料的导热系数高54%,约是纯的有机硅材料导热系数的4倍.     

有机硅导热复合材料的制备及其性能

采用3,4-二氟苯基双环己基乙烯(ECFB)液晶对碳纳米管进行改性,将改性后的碳纳米管(MWCNTs)作为填料制备有机硅复合材料。利用液晶的取向性,在复合材料固化成型过程中施加电场力,诱使碳纳米管取向。采用FTIR、POM、TEM、导热系数测试等手段对改性碳纳米管及复合材料的形貌、结构、性能进行表征。结果表明,ECFB液晶可以改善碳纳米管在有机硅复合材料中的分散性。导热系数测试表明,当复合材料中碳纳米管的质量分数为11%时,施加电场后的ECFB-MWCNTs/有机硅复合材料导热系数达到1.5112 W/(m·K),是施加电场后的MWCNTs/有机硅复合材料的4倍多,是纯有机硅橡胶的近10倍。     

基于改性碳纳米管的有机硅导热复合材料的制备及其性能

通过3,4-二氟苯基双环己基乙烯(ECFB)液晶对碳纳米管(MWCNTs)进行功能化改性，并将ECFB-MWCNTs作为有机硅树脂的填料制备得到有机硅纳米复合材料。采用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、差示扫描量热仪(DSC)、X-射线衍射仪(XRD)等多种表征方法，完整揭示了ECFB与MWCNTs之间的非共价键作用，采用扫描电子显微镜(SEM)、导热系数仪等对样品进行性能表征。结果表明ECFB液晶有利于改善MWCNTs在有机硅复合材料中的分散性，提高与有机硅基体之间的界面作用，进而有效提高有机硅纳米复合材料的导热性能。当碳纳米管质量分数为11%时，ECFB-MWCNTs/有机硅复合材料的导热系数为0.8101 W/(m·K),是纯有机硅橡胶的5.3倍，是相同比例的MWCNTs/有机硅材料的2.3倍，这也说明通过液晶对碳纳米管进行修饰改性在纳米复合导热材料中具有广阔的应用前景。