多壁碳纳米管的表面乙烯基功能化

本文采用浓硫酸/浓硝酸(3:1,v/v)组成的混酸体系在140℃时对多壁碳纳米管进行了氧化处理,并通过氧化后在多壁碳纳米管表面生成的羟基官能团与丙烯酰氯进行反应,制备了表面乙烯基功能化的多壁碳纳米管.强酸氧化后多壁碳纳米管的表面形貌通过透射电子显微镜进行了观察,结果表明氧化时间为60分钟时所得多壁碳纳米管的长度比较均匀,长径比较大,具有明显的两端开口结构.氧化后多壁碳纳米管表面的官能团通过核磁共振波谱仪进行了表征,结果表明混酸氧化处理60分钟后的多壁碳纳米管的管壁和管端生成了羟基等官能团.氧化后的多壁碳纳米管与丙烯酰氯充分反应后的产物的核磁共振氢谱图表明,反应产物为乙烯基功能化的多壁碳纳米管.     

多壁碳纳米管的表面功能化及分散性研究

多壁碳纳米管(MWCNTs)分别经混合、强酸氧化浸泡和酰氯化处理后,再与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)的衍生物(DHDOPO)进行接枝反应得到表面功能化的MWCNTs。利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、紫外-可见分光光度仪(UV-Vis)和沉降实验等分别表征改性前后MWCNTs的结构和表面形态,估算DHDOPO在MWCNTs表面的相对接枝率,研究改性前后MWCNTs在乙醇中的分散性。结果表明,MWCNTs经混合强酸氧化后表面出现羧基;DHDOPO在MWCNTs上的相对接枝率为51%;混合强酸氧化和表面接枝DHDOPO的MWCNTs在无水乙醇中具有良好的分散性。     

电化学处理对碳纤维表面加载碳纳米管的影响机理

利用电化学阳极氧化法改性碳纤维表面,开发了在连续碳纤维表面简单、高效、均匀地加载催化剂涂层的工艺。通过系统研究电化学改性强度对碳纤维表面物理与化学特性、催化剂颗粒与CNTs形貌、多尺度增强体拉伸强度及其增强复合材料层间剪切强度的影响,优化了碳纤维表面电化学改性工艺。结果表明:催化剂颗粒的形貌与分布不仅影响碳纤维表面沉积的CNTs的形貌,而且影响最终碳纤维表面生长CNTs多尺度增强体及其复合材料的力学性能。     

碳纳米管表面处理对碳纳米管/氟橡胶复合材料形貌及界面作用的影响

采用溶液浇注法制备了碳蚋米管(CNTs)/氟橡胶纳米复合材料,并对不同表面状态的碳纳米管(原始碳纳米管,酸处理碳蚋米管、CF<,4>等离子体处理碳纳米管)在复合材料中的分散以及碳蚋米管与氟橡胶的界面作用进行了研究.研究结果表明,经CF<,4>等离子体处理后的碳纳米管在氟橡胶中的分散性明显优于混酸处理碳纳米管,激光显微拉...     

酸氧化处理对多壁碳纳米管表面基团的影响

120℃下用浓硝酸对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行不同时间的酸氧化处理,考察处理前后碳纳米管的形貌和元素变化,分析酸氧化处理MWCNTs表面功能基团的种类和含量.结果表明:浓硝酸处理,可在MWCNTs表面产生不同数量的羧基、羟基和羰基含氧基团;在最初2h内,羧基含量增加,羟基和羰基含量先增后减,含氧基团总量迅速增加;处理时间继续增加,羧基含量逐渐减少,羟基和羰基含量发生不规则变化,含氧基团总量趋于稳定;MWC-NTs表面首先形成羟基和羰基,这些基团继续被氧化生成羧基,并且它们被氧化生成羧基的能力不同,生成的羧基可进一步氧化最终以CO2释放出来;可通过控制浓硝酸处理的时间来控制MWCNTs表面含氧基团的种类和数量.     

等离子处理对医用镁合金表面聚合物防护涂层的影响

用匀速提拉法在氟化处理的AZ31镁合金表面制备PBA防护涂层,然后再进行等离子处理。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外测试(FT-IR)和接触角测量仪等手段对其表征,研究了等离子处理对PBA防护涂层表面的微观形貌、物相组成以及表面润湿性的影响;用动电位极化曲线(PD)和电化学阻抗谱(EIS)表征防护涂层处理镁合金的耐蚀性;对在等离子处理前后样品表面细胞的铺展进行比较,以验证防护涂层的生物活性。结果表明,等离子处理使PBA防护涂层表面粗糙化提高了氧原子的占比,从而显著提高了防护涂层表面的浸润性;等离子处理在一定程度上降低了防护涂层处理镁合金的耐蚀性,但是与未经防护处理的AZ31镁合金和氟化处理的镁合金相比其电流密度仍高2～3个数量级,表明防护涂层能有效防护镁合金基体;等离子处理,使样品表面黏附的细胞显著增多。     

冷等离子处理对炭纤维表面及复合材料性能的影响

空气气氛下对T300炭纤维进行不同时间的等离子处理。对处理后的炭纤维表面进行了扫描电镜(SEM)观察,对表面活性基团进行了红外光谱测试。结果显示,随着处理时间的增长,纤维表面沟槽长度加长,程度加深,表面粗糙度增大。纤维表面并没有明显的活性基团产生。将处理后的炭纤维制备成单向增强板,测得试样的弯曲模量达到109GPa;弯曲强度在处理时间为16min之内增加较快达到1241.5MPa,超过16min之后开始下降。等离子处理前后的力学性能相比,弯曲模量提高了50.97%,弯曲强度提高了46.89%。实验结果显示,等离子处理16min能够得到比较好的界面结合性能和力学性能。     

功能化碳纳米管的制备及功能化碳纳米管/尼龙6复合纤维

采用多聚磷酸(PPA)/P₂O₅弱酸体系, 通过傅克反应(Friedel-Crafts reaction)对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行功能化改性, 加入己内酰胺后采用原位聚合法制备功能化碳纳米管(F-MWCNTs)/尼龙6(PA6)复合材料, 并熔融纺丝制备复合纤维。通过TEM、TG、DSC、SEM及力学性能测试对复合纤维进行表征。结果表明: 在MWCNTs表面成功地接枝了氨基, F-MWCNTs均匀地分散在PA6基体中, 没有发生团聚现象, 并且与基体具有很好的界面作用; F-MWCNTs的加入, 对复合纤维的熔融温度和结晶度影响不大, 结晶温度有所提高, 并明显提高了复合纤维的热稳定性; 随着F-MWCNTs的加入, 复合纤维的拉伸断裂强度和杨氏模量增加, 当F-MWCNTs质量分数为0.5%时, 拉伸断裂强度和杨氏模量达到最大, 比纯PA6纤维分别提高了45%和208%。     

表面态对碳纳米管场发射的影响

采用CVD法在Ni丝上直接沉积碳纳米管,并应用二极管结构测试表面态(突出尖端和吸附)对碳纳米管场发射的影响。测试表明,突出尖端主要影响碳纳米管场发射的开启电场以及场发射电流稳定性;吸附作用的影响表现在改变碳纳米管能带结构进而改变其场发射性能。     

刻蚀时间对碳纳米管形貌的影响

采用等离子体增强化学气相沉积技术,以C2H2、H2和N2为反应气体,制备出碳纳米管薄膜。利用扫描电镜(SEM)和拉曼光谱仪对其进行表征,研究刻蚀时间对碳纳米管形貌的影响。结果表明:催化剂刻蚀时间对碳纳米管薄膜的生长起着重要作用,刻蚀时间为10 min时可获得定向性好、密度适中、杂质缺陷少的碳纳米管。     

功能化碳纳米管的应用研究进展

碳纳米管具有独特的管状结构和优异的性能,由于其表面活性、分散能力的制约,影响了碳纳米管的应用。从共价修饰和非共价修饰两方面,介绍了目前碳纳米管功能化修饰的方法和研究状况。从光电通信、医疗、材料等方面着重介绍了功能化修饰后的碳纳米管一些最新应用进展,展望了碳纳米管的发展与应用前景。     

表面功能化碳纳米管改性水性聚氨酯复合材料的制备与性能

以聚酯多元醇(PCDL)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丁酸(DMBA)、1,4-丁二醇(BDO)、双季戊四醇(DiPE)为原料,合成-NCO封端的水性聚氨酯预聚体(WPU);再以多巴胺(DOA)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)协同修饰碳纳米管(CNTs),得到A-DOA/CNTs,并与WPU进行共价连接、交联,制备了A-DOA/CNTs/WPU复合材料。通过红外光谱、X射线光电子能谱、透射电镜、扫描电镜、热重分析和拉伸性能等对材料结构和性能进行表征,探究了ADOA/CNTs的用量对胶膜耐水性、热性能、断面形貌及力学性能的影响。结果表明,当A-DOA/CNTs质量分数为0.75%时,能均匀分散在聚氨酯基体中,此时胶膜的综合性能最佳,水接触角为92.6°,吸水率5.7%,拉伸强度为29.6MPa,断裂伸长率为225%,质量损失T_10%时的热分解温度为267℃,与纯聚氨酯相比热分解温度提高了28℃,其耐热性、耐水性、力学性能均有显著提高。     

不同种类等离子处理对超高分子量聚乙烯表面能的影响

以表面能为评价指标,研究不同种类等离子(氢、氧、氩)处理对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的活化作用.研究结果表明,UHMWPE经氧等离子处理后表面能增幅最大,经氩离子处理表面能增幅次之,而经氢离子处理表面能不仅没有增加,反而还有所下降.光电子能谱(XPS)和红外光谱(FT-IR)分析表明,氧和氩等离子处理后UHMWP...     

碳纳米管的绿色高效功能化修饰

碳纳米管的功能化修饰为其应用研究奠定了基础。介绍了基于高效、节能、环境友好化学反应的碳纳米管功能化的新方法和新进展，包括以水、离子试剂作为溶剂和不使用有机溶剂的绿色功能化方法，以及应用超声波、微波辐射等技术的快速功能化过程，并对今后的研究方向进行了展望。     

碳纳米管的功能化及应用研究进展

碳纳米管作为一维纳米材料,具有优异的力学、电学和化学等性能,在智能纺织品、生物传感、重金属吸附、电储能、生物医学等诸多领域有着广泛的应用。为应对不同应用领域,对碳纳米管进行功能化得到广泛的关注。针对目前碳纳米管的功能化方法、应用机理和应用范畴进行综述,并分析所面临的主要问题及其发展前景。     

氧等离子体处理对国产芳III纤维表面性能的影响

用氧气等离子体处理芳III纤维的表面,考察了等离子体处理前后芳III纤维表面性能的变化。使用红外光谱分析(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和动态接触角等手段研究了等离子体处理前后芳III纤维化学结构、表面元素组成、表面形貌、表面粗糙度和表面浸润性能的变化。结果表明,在保持纤维本体结构不变的前提下用氧等离子体处理在纤维的表面引入了含量分别为20.1%和8.1%的新极性官能团(C-O和COO)。经氧等离子体处理后纤维表面的沟槽和起伏增多,粗糙度增大。用等离子体处理使纤维表面的浸润性能明显提高,总表面自由能由49.9 m J/m~2提高到67.1 m J/m~2。     

氧化处理对碳纤维表面碳纳米管修饰效果及其电磁性能的影响研究

针对碳纤维和碳纳米管作为吸波剂单独使用时存在的吸波机制单一、分散困难、无法实现宽频强吸收等问题,采用化学接枝法在酸氧化的碳纤维表面成功制备了碳纳米管,并研究了氧化处理对碳纤维表面碳纳米管接枝效果及其电磁性能的影响。结果表明,氧化处理可提高CNT的接枝量和接枝效率,进而提高其介电常数和对电磁波的损耗性能。当硝酸浓度65%,反应时间8h时,CF表面CNT接枝率达到15.3%且无团聚发生,对电磁波具有较好的吸收效果。     

沉积条件对碳纤维表面碳纳米管生长的影响

采用化学气相沉积(CVD)法在碳纤维(CF)表面原位生长碳纳米管(CNTs)。考察了不同催化剂、沉积温度、氢气流量以及样品距进气口距离等工艺参数对CNTs-CF生长的影响。利用SEM和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对CNTs-CF形貌和微结构进行了表征和分析。结果表明:在CF表面原位生长的CNTs为多壁结构,其中以Ni为催化剂得到的CNTs直径小、分布均匀;在600~750℃温度范围内,随着温度的升高,CNTs直径和长度减小,产量降低;随着氢气流量的增加,CNTs直径和长度均增加;距进气口30cm,在CF表面得到的CNTs覆盖率高、直径小且分布窄,有利于制备高质量CNTs。     

碳纳米管表面改性对碳纳米管/尼龙66复合材料机械性能影响的研究

采用熔融共混法,在尼龙66基体中分别加入不同改性的多壁碳纳米管(MWCNTs)制备MWCNTs/尼龙66复合材料。考察MWCNTs改性方法对MWCNTs结构,以及不同改性MWCNTs对复合材料形貌和机械性能的影响。研究发现:通过酸化-氨化过程,在MWCNTs表面引入了酰胺基团;FESEM显示,胺化碳纳米管(D-MWCNTs)分散均匀于尼龙66基体中;随着D-MWCNTs的引入,与纯尼龙66相比,D-MWCNTs/尼龙66复合材料的拉伸强度和拉伸模量分别增加了12.7%和24.3%;储能模量,在玻璃化区域(-40℃)和橡胶区域(120℃),分别较纯尼龙66提高了133.1%和73.3%。这些研究结果证明,MWCNTs的均匀分散,有利于提高聚合物复合材料的机械性能。     

纯化处理对碳纳米管脱盐性能的影响

利用未经纯化处理和纯化处理后的碳纳米管分别压制成电极片并分别组装成脱盐器,对两种脱盐器的脱盐性能进行了测试,并且利用氮气吸附-脱附、透射电子显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱及接触角测试仪等表征手段测试了影响电极脱盐性能的主要性能参数.研究表明,纯化处理使得碳纳米管电极的比表面积大大增加,孔径结构得到了很大的改善,并且含氧官能团的引入使得浸润性能得到了大大的提高,其脱盐性能得到很大改善.