碳纳米管分散性研究进展

由于碳纳米管具有优异的结构和性能,近年来,对其改善复合材料性能的研究已经成为纳米材料领域的前沿和热点.碳纳米管在基体中的分散性对其发挥功能性有重要影响.详细综述了碳纳米管的分散方法(机械搅拌法、超声处理法、电场诱导法和表面修饰法)及研究进展,指出了目前研究中存在的不足,并对今后研究中应着重考虑的质量损失、大批量分散等问题作了分析.     

氨基化二氧化硅包覆碳纳米管增强环氧树脂复合材料

本文制备了二氧化硅包覆的碳纳米管,并在其表面引入氨基,从而获得在环氧树脂基体中分散性良好的化学修饰的碳纳米管。首先通过强碱醇溶液处理碳纳米管,制备羟基化碳纳米管(MWNTs-OH),然后将MWNTs-OH分散于乙醇溶液中,加入正硅酸乙酯(TEOS),通过Stber法制备了表面包覆二氧化硅的碳纳米管(MWNTs-SiO2);将MWNTs-SiO2进一步与氨丙基三乙氧基硅烷反应,得到氨基化二氧化硅包覆碳纳米管(MWNTs-SiO2-NH2)。将所制备的MWNTs-SiO2-NH2与缩水甘油醚型环氧树脂E-44复合,并以三乙醇胺为固化剂,得到氨基化碳纳米管/环氧树脂复合材料。实验结果表明,碳纳米管表面成功地引入了氨基基团;表面氨基化碳纳米管在环氧树脂基体中的分散性得到了显著的提高,同时氨基化碳纳米管能够显著地提高复合材料的冲击强度和拉伸强度。     

多壁碳纳米管的分散性研究

以多壁碳纳米管为原料,添加十二烷基苯磺酸钠进行表面活化,并溶于乙醇中,用超声震荡法分散多壁碳纳米管,采用扫描电镜（SEM）对其进行粒子表征。结果表明,运用超声振荡法分散的多壁碳纳米管分散情况良好,碳纳米管直径在30--50nm之间,能够达到较好的分散效果。     

多壁碳纳米管的表面修饰及其在溶剂中的分散性

利用高温催化裂解生长多壁碳纳米管,用硝酸氧化使其表面羧酸化,并经酰氯化后与十二烷基胺反应形成表面酰胺化,通过红外、核磁、微量热天平等方法进行表征.结果表明:硝酸氧化后的碳纳米管在水等强极性溶剂中有良好的分散性;酰胺化后,十二烷基脂肪链使碳纳米管表面极性大为降低,因此在氟仿等弱极性溶剂中有良好的分散性.     

碳纳米管/碳纤维/环氧树脂复合材料研究

制备了碳纳米管(CNTs)/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)三元复合材料。研究了CNTs含量对复合材料层间剪切强度、弯曲强度和弯曲模量的影响,并采用场发射扫描电镜分析了CNTs在基体树脂中的分散情况。结果表明:复合材料性能的变化源自于CNTs在基体树脂中的分散状态。当CNTs含量为0.2%(wt,下同)时,复合材料剪切强度和弯曲强度达到最大值,分别为99.2MPa和1811.4MPa,但其弯曲模量下降了8.7GPa。当CNTs添加量达到1%时,其弯曲模量达到135.9GPa,较未加入CNTs时提高了11.1%,层间剪切强度和弯曲强度分别降低了5.5MPa和359.5MPa。     

碳纳米管及聚合物复合材料分散性的研究进展

探讨了碳纳米管及其聚合物复合材料分散性的研究进展,综述了碳纳米管功能化修饰和碳纳米管表面处理改性两大方面,阐述了提高碳纳米管分散性的方法,介绍了紫外光谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、原子力学显微镜、差示扫描量热仪等表征方法,表征及分析了碳纳米管的分散状态;同时指出了存在的问题及以后的发展方向.     

碳纳米管及聚合物复合材料分散性的研究进展

探讨了碳纳米管及其聚合物复合材料分散性的研究进展.综述了碳纳米管功能化修饰和碳纳米管表面处理改性两大方面,阐述了提高碳纳米管分散性的方法,介绍了紫外光谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、原子力学显微镜、差示扫描量热仪等表征方法,表征及分析了碳纳米管的分散状态;同时指出了存在的问题及以后的发展方向.     

多壁碳纳米管在含非离子表面活性剂Trition X-100溶液中的分散性

以非离子表面活性剂Trition X-100为分散剂,蒸馏水以及不同醇-水混合溶液为溶剂,对多壁碳纳米管进行超声处理,制备了初始质量浓度为0．4g／L的碳纳米管悬浊液,并运用紫外-可见吸收光谱和透射电子显微镜进行表征。结果表明,含Trition X-100的碳纳米管悬浊液的分散稳定性大大提高,经312h后基本趋于稳定。...     

多壁碳纳米管功能化及其增韧环氧树脂的研究

采用混酸氧化多壁碳纳米管（MWCNTs），然后将其与过氧化丁二酸反应，接着对其进行酰胺功能化处理，并用功能化后的MWCNTs对环氧树脂（EP）进行增韧改性，研究了不同含量MWCNTs对EP力学性能的影响，探讨了其改性机理。研究结果表明，经过功能化处理，MWCNTs表面成功接上了一定数量的酰胺基团，将其加入到EP中可大幅度提高EP的冲击强度，在其用量为1．5wt％时，冲击强度提高了92%,SEM结果显示，加入MWCNTs后印由脆性断裂转变为韧性断裂。     

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.     

多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及性能

以化学修饰法在多壁碳纳米管上成功接枝了四乙烯五胺,并用溶液共混法制备出多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料。使用电子拉力试验机、Agilent 4294A、差示扫描量热(DSC)和扫描电镜(SEM)对复合材料进行研究。结果表明,修饰后的碳纳米管能均匀分散在基体中,添加经修饰后的碳管比添加原始碳管更能提高环氧树脂的力学强度、热稳定性和介电性能。当经修饰后的碳管质量分数为1.5%时拉伸强度和断裂伸长率分别增加了84.3%和150%,玻璃化转变温度提高了32℃,复合材料的介电常数高达25.8。     

表面官能团化多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及性能

本文首先将多壁碳纳米管(MWNT)进行表面化学修饰,接入羧基、胺基等官能团,采用红外光谱进行了表征.以纯化后的MWNT和表面化学修饰的MWNT作为填料,制备了MWNT /环氧树脂复合材料,研究了MWNT的加入对环氧树脂的力学性能、电学性能、热稳定性和玻璃化转变温度等的影响,并利用场发射电镜观察了胺基化MWNT在环氧树脂基体中的分散情况.     

碳纳米管-玻璃纤维织物增强环氧复合材料的结构与性能

通过物理沉积法和静电吸附法在玻璃纤维织物(GF)表面包覆多壁碳纳米管(MWCNTs),制备GF-d-CNTs和GF-a-CNTs两种多尺度增强体,采用真空灌注工艺制备MWCNTs-GF增强环氧复合材料。采用静态、动态力学法、扫描电镜、红外光谱等分析手段,对复合材料的拉伸、弯曲、层间剪切、黏弹性和微观组成结构表征。结果表明:MWCNTs包覆于GF表面形成"倒刺"结构,并通过啮合作用增强了复合材料界面的强度和树脂韧性,提高了复合材料的玻璃化温度(Tg)等;与纯GF复合材料相比,GF-d-CNTs复合材料的拉伸强度和模量分别提高14.5%和37.9%,弯曲强度和模量分别提高26.2%和36.6%,层间剪切强度提高31.5%;GF-a-CNTs复合材料的Tg提高了8.9℃。     

超声振荡对多壁碳纳米管/VARTM用环氧树脂复合材料导电性能的影响

借助超声振荡工艺促进了多壁碳纳米管(MWNTs)在VARTM用环氧树脂(EP)中的分散,通过真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺制备了MWNTs/EP复合材料试样并研究试样的导电性能。结果表明,随着超声振荡时间、功率和频率的增大,不同MWNTs添加量的试样导电性能均呈现出先升高后降低的趋势。在超声振荡时间90min、功率80 W和频率45kHz附近分别达到了阈值,MWNTs的添加量仅1%就可以达到降低纯EP表面电阻率(1012Ω·cm)近4个数量级的要求。实验还运用扫描电镜(SEM)证实了MWNTs在EP中的分散情况。     

碳纳米管增强环氧树脂复合材料阻尼性能的研究

采用热压成型法制备出碳纳米管环氧树脂复合材料,并对其分散性能和阻尼性能进行了研究。扫描电镜(SEM)分析表明,通过超声振荡处理和分散剂辅助处理可以将碳纳米管较好地分散在环氧树脂基体材料中。采用自由振动对数衰减率法和动态热机械分析仪(DMTAⅤ)对复合材料的阻尼性能进行了测试,结果表明,在环氧树脂基体中加入碳纳米管能够提高复合材料的阻尼性能,并且随着碳纳米管质量分数的增加,复合材料的阻尼性能不断增强,掺加直径为10~20nm的碳纳米管比掺加直径为30~50nm的碳纳米管能更大地提高复合材料的阻尼性能。     

纳米碳管/环氧树脂纳米复合材料的研究

采用熔融混合法合成了不同纳米碳管含量的纳米碳管/环氧树脂复合材料,测试了弯曲性能、冲击强度,并利用扫描电镜(TEM)对产物进行了表征,同时,针对纳米碳管对环氧树脂电学性能的影响做了初步研究。结果表明,当纳米碳管含量为0.05%时,纳米碳管/环氧树脂复合材料的冲击强度、弯曲强度最高,弯曲强度提高100%,弯曲模量提高41%,冲击强度提高4倍,纳米碳管在环氧树脂基体中呈单根分散,纳米碳管使环氧树脂的体积电阻下降,导电性增加。     

碳纳米管在铝基复合材料中分散的研究进展

由于具有独特的结构和优异的性能,碳纳米管(CNTs)被认为是铝基复合材料的理想增强相。CNTs的增强效果很大程度上取决于其在铝基体中分散的均匀性,但CNTs却很难分散,给高性能CNTs/Al复合材料的制备带来了不小的难题。简要分析了CNTs在铝基体中分散困难的原因以及分散性对复合材料性能的影响,详细介绍了球磨、纳米尺度分散、分子级别混合、原位合成、喷雾干燥等主要的CNTs在铝基体中的分散方法。最后,讨论了关于CNTs分散程度的量化评估方法。     

碳纤维/环氧超厚度复合材料壁板的固化工艺优化及性能

为制定适用于大厚度环氧基碳纤维增强复合材料的固化制度,首先采用热分析方法对预浸料的固化行为进行了详细的研究,结合预埋热电偶的方法在线监测了不同厚度的壁板在等速率升温条件下的固化过程,通过系统的研究,并提出了增加缓慢升温阶段的固化制度。文中对固化制度优化后的大厚度复合材料制件的进行了超声C扫描检测和内部微观结构等分析,结果证明,采用在120℃和150℃缓慢升温的方式可以有效地控制大厚度复合材料制件内部的固化集中放热现象,并可大幅度提高制造过程中的温度均匀性。采用上述工艺,有望得到质量优异的大厚度复合材料制件。