混杂功能化多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及性能

对多壁碳纳米管(MWCNTs)分别进行共价、非共价和混杂功能化改性, 然后采用溶液共混法, 将三种功能化类型的MWCNTs按不同质量分数分别加入环氧树脂(EP)制备MWCNTs/EP复合材料。通过拉伸试验和热重分析, 研究MWCNTs的功能化类型及含量对复合材料力学性能和热学性能的影响, 并对复合材料拉伸试件断面进行SEM观察分析。结果表明: 与共价功能化复合材料(MWCNTs-Epon828/EP)和非共价功能化复合材料(MWCNTs-PPA/EP)相比, 混杂功能化复合材料(MWCNTs-Epon828-PPA/EP)的力学性能和热学性能最佳。当MWCNTs质量分数为0.3%时, 其拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率较纯EP分别提高30%, 62%和26%。      

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.     

水溶性多壁碳纳米管的制备

采用NaOH/H2O2氧化法合成了羟基化水溶性多壁碳纳米管(MWCNTols)。通过正交实验法对反应条件进行了优化,并采用TEM、SEM、拉曼光谱等手段对样品进行了表征。MWCNTols在水溶液中的溶解度可达0.72 mg/mL。在此基础上将MWCNTols经聚乙烯吡咯烷酮(PVP)包裹后合成了PVP-MWCNTols。由于PVP良好的亲水性进一步增强了包裹产物在水中的分散性能,其溶解度可达2.34 mg/mL,且水溶液均匀、稳定,在室温下保存60 d以上不发生聚集和沉淀。PVP-MWC-NTols中MWCNTols的质量分数为41%。     

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。     

功能化多壁碳纳米管海绵状微球制备

通过催化化学气相沉积法合成了多壁碳纳米管(MWCNTs).在相转移催化剂甲基三辛基氯化铵存在下,以高锰酸钾(KMnO4)为氧化剂在室温下对MWCNTs进行功能化处理.采用傅立叶变化红外光谱、热失重分析分析法对功能化MWCNTs进行表征.借助超声波降解法将功能化MWCNTs分散在二氯甲烷中形成悬浮液,然后将其悬浮液逐滴加至搅拌的聚乙烯醇溶液中形成海绵状微球.扫描电子显微镜(SEM)显示:形成的海绵状微球由松散缠结的MWCNTs构成,直径为50μm～150μm.该微球可望应用于轻型吸能涂料,催化剂以及电子学领域.     

聚乙烯/马来酸酐接枝聚合物修饰多壁碳纳米管

多壁碳纳米管(MWCNTs)与混酸(浓硫酸∶浓硝酸体积比为3∶1)和无水乙二胺进行酸化、胺化反应使MWCNTs表面产生羧基和氨基基团,进而与聚乙烯/马来酸酐接枝聚合物(PE-g-MA)发生开环反应制备PE-g-MWCNTs,以提高MWCNTs在聚乙烯基体中的分散性。采用红外光谱、X-射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱对MWCNTs的化学修饰进行定性表征。结果表明:当MWCNTs的体积分数为0.67%时,MWCNT/PE复合材料的体积电阻率发生渗流突变。MWCNTs的体积分数在0.1%～1.2%时,MWCNT/PE复合材料体积电阻率由1016Ω.m下降至105Ω.m。     

聚乙烯基大分子偶联剂的合成及对超高分子量聚乙烯/多壁碳纳米管复合材料耐磨性能的影响

通过酰溴化反应将端羟基聚乙烯(PE-OH)转化成聚乙烯大分子引发剂,引发γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)的原子转移自由基聚合,通过红外光谱、核磁氢谱分析表明成功合成了一种聚乙烯基大分子偶联剂——聚乙烯/聚γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷嵌段共聚物(TRCZ)。将TRCZ加入到超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/多壁碳纳米管(MWNT)复合体系中,考察其对复合体系性能的影响。结果表明,添加了MWNT用量4%的大分子偶联剂TRCZ-D,复合体系的拉伸强度比未添加偶联剂和添加了小分子偶联剂的复合体系分别提高了32.8%和17.2%,且复合体系的摩擦因素和磨损率比纯UHMWPE和未添加偶联剂的复合体系分别降低了37.6%和21.9%,这是由于TRCZ的加入改善了UHMWPE、MWNT两相间的相容性。     

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。     

催化法制备多壁碳纳米管

采用复合氧化物LaFeO3,C2H2为碳源,合成了高纯度的碳纳米管,考察了温度对产量的影响。利用TEM,HR－TEM,XRD,Raman等手段对所制备的纳米碳管进行了观察和表征。碳纳米管管径均匀,石墨化程度较高,易于纯化。     

多壁碳纳米管对聚丙烯韧性和阻燃的影响

通过添加表面活性剂和两步法的加工工艺,研究了未进行任何预处理的多壁碳纳米管对聚丙烯力学性能、阻燃性能和电性能的影响。结果显示,聚丙烯/多壁碳纳米管复合材料在具有一定抗静电能力的同时,其缺口冲击强度可达47.3 k J/m2,相对于纯的聚丙烯提高了414%。在聚丙烯溴系阻燃体系中,多壁碳纳米管比超导炭黑更适合作为导电填料,在燃烧时能抑制火焰和滴落物的产生,并能有效缩短续焰时间t1和t2,最终使复合材料具备抗静电性能,且达到V-0阻燃级别。     

DHDOPO接枝改性多壁碳纳米管及其对聚乳酸性能的影响

首先将多壁碳纳米管(p-MWCNTs)用混合浓酸氧化成羧基化MWCNTs(MWCNTs-COOH),然后与氯化亚砜(SOCl_2)反应得酰氯化MWCNTs(MWCNTs-COCl);将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)与二乙醇胺(DEA)反应制备DOPO的衍生物DHDOPO;再将DHDOPO与MWCNTs-COCl进行接枝反应得表面功能化的MWCNTs(MWCNTs-COO-DH);最后经熔融共混法制备聚乳酸(PLA)/MWCNTs-COO-DH复合材料。用核磁共振氢谱和透射电子显微镜表征MWCNTs-COO-DH的结构和微观形貌;用电子万能试验机、扫描电子显微镜、微型燃烧量热计等测定PLA/MWCNTs-COO-DH复合材料的力学性能、冲击断面形貌、燃烧性能及残炭层形貌。结果表明,实验成功合成了目标产物DHDOPO,并将其接枝到MWCNTs表面形成了典型核-壳结构的MWCNTs-COO-DH;适量的MWCNTs-COO-DH可均匀分散在PLA基体中形成良好的界面结合;质量分数为0.1%的MWCNTs-COO-DH可显著提高PLA的力学性能,并能降低其可燃性和火灾危险性。     

多壁碳纳米管对钛基二氧化铅电极电化学性能的影响

为提高钛基二氧化铅电极的电化学性能,利用直流电沉积法制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)掺杂改性的电积锌用钛基二氧化铅复合阳极材料。通过XRD、SEM等测试方法,研究了不同多壁碳纳米管添加量对电极活性层的物相组成、微观形貌的影响规律。结果显示:掺杂MWCNTs后,在与PbO_2共沉积过程中会阻碍PbO_2的连续生长,使PbO_2晶体细化,同时MWCNTs的引入使得PbO_2晶体在(301)晶面发生了明显的择优生长。电化学测试表明,与纯Ti/β-PbO_2电极材料相比,Ti/β-PbO_2/CNTs电极材料具有更好的电化学性能,当MWCNTs的添加量为3.0g/L时,电极的析氧过电位为1.566 V,降低了0.054 V;自腐蚀电流密度为5.225×10-6A/cm2,降低了8.095×10-6A/cm2,电极的电催化活性和耐腐蚀性能得到改善。     

酸处理碳纳米管/PBO复合材料的制备与表征

用原位聚合法成功地制备了碳纳米管/聚对苯撑苯并双口恶唑(PBO)复合材料。用FT-IR、XPS、SEM和AFM对碳纳米管和所制备的复合材料进行了表征,结果表明,碳纳米管的酸处理效果好,表面含有C-O、COOH等极性官能团;复合材料中碳纳米管在聚合物基体中分散均匀,两相界面间存在较强的作用力。     

碳纳米管复合材料表面化学镀Ni-P合金

用化学镀的方法在多壁碳纳米管表面沉积Ni-P合金,制备了碳纳米管复合材料,并对制备的复合材料进行透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)表征.通过XRD分析表明,沉积在碳纳米管表面的Ni-P合金是非晶态的.TEM观察复合碳纳米管发现,在其表面沉积有分散均匀的纳米级金属颗粒,Ni-P合金呈球形,粒径大小约为20～30 nm.磁性测试结果为:其矫顽力是412.0 Oe,剩磁比为0.23.     

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。     

Mass-Spectrometric Investigation of Gases Evolved from Fluorinated Multi-Walled Carbon Nanotubes at Heating

The mass-spectrometric investigation of the gases evolved from fluorinated multi-walled carbon nanotubes under heating was carried out. It was shown that in temperature interval from 20°C to 120°C the gases are composed predominantly of CO₂, CO and H₂O. Molecules of COF₂ can be finding in gas phase of products of decomposition at 120-300°C. Molecules of CF₄ and C₂F₆ realized from fluorinated nanotubes at 300-450°C.