溶液共混法制备碳纳米管/尼龙66复合材料及其性能

采用溶液共混法, 将不同质量分数的羧基化多壁碳纳米管(CMWNTs) 加入聚己二酸己二胺(PA66) 中, 制得CMWNTs/PA66复合材料, 对复合材料的结晶及热性能进行了分析。结果表明: 加入CM2WNTs后, CMWNTs/PA66复合材料的熔点随着CMWNTs含量的增大基本不变, 但是结晶度略有增大, 结晶温度逐渐升高; CMWNTs对PA66结晶的晶型没有影响, 偏光显微镜观测发现添加CMWNTs使晶粒尺寸减小, 碳纳米管的异相成核剂作用明显。CMWNTs与PA66分子链之间主要是范德华力和氢键作用, 未能证实两者之间存在化学键。添加 CMWNTs使复合材料的开始分解温度和最大分解温度略有升高。碳纳米管对分解过程中产生的自由基的强烈吸附作用延缓了分解速率。      

原位聚合法制备聚苯胺/多壁碳纳米管纳米复合材料及其热稳定性能

为合成树脂/聚苯胺(PANI)/多壁碳纳米管(MWCNTs)三元纳米复合电磁屏蔽材料的制备提供理论依据,在苯胺的盐酸溶液中,以过硫酸铵为氧化剂,采用原位聚合法制备PANI/MWCNTs纳米复合材料,并对PANI/MWCNTs纳米复合材料的结构、形貌以及热稳定性能进行研究。结果表明:PANI成功包覆在MWCNTs表面,且PANI和MWCNTs存在一定的相互作用;PANI在MWCNTs表面不均一性的有序生长,有效地改善了MWCNTs的分散性;PANI/MWCNTs纳米复合材料的热分解起始温度达到280℃,当温度为364℃时,热失重率为20%,说明PANI/MWCNTs纳米复合材料具有良好的热稳定性。     

碳纳米管/平面各向异性羰基铁复合材料的液相共混法制备及其电磁性能

采用机械球磨法制备了平面各向异性羰基铁（Planar Anisotropic Carbonyl Iron,PACI）,然后通过液相共混法制备了碳纳米管（CNTs）/PACI复合材料。采用同轴法测定CNTs/PACI复合材料在2~18 GHz频段内的复介电常数和复磁导率,研究了CNTs掺杂量对复合材料电磁性能的影响。结果表明：CNTs/PACI复合材料相对于PACI具有更高的复介电常数和衰减常数,随着CNTs质量分数的提高,复合材料的复介电常数和衰减常数逐渐增大,特征阻抗则逐渐减小。CNTs掺杂能够有效提高CNTs/PACI复合材料的吸波性能,通过调整厚度和CNTs掺杂量可以对复合材料的吸波性能进行有效调控。厚度为1.2 mm、CNTs质量分数为2wt%和厚度为1.6 mm、CNTs质量分数为0.5wt%的CNTs/PACI复合材料在Ku波段（12~18 GHz）的反射率均小于-10 dB;厚度为2.0 mm、CNTs质量分数为0.5wt%和1wt%的复合材料反射率小于-10 dB的频带宽分别为5.28 GHz（8.24~13.52 GHz）和5.04 GHz（7.52~12.56 GHz）,覆盖整个X波段（8~12 GHz）。     

多壁碳纳米管的辐照处理及其对多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料热性能的影响

在空气中用高频高压电子加速器辐照多壁碳纳米管(MWCNTs),采用红外光谱、能谱分析、拉曼光谱和透射电镜表征分析辐照处理对碳纳米管结构的影响;通过原位复合法制备MWCNT/环氧树脂(EP)复合材料.采用场发射扫描电镜、热失重分析和动态力学分析研究辐照处理MWCNTs对环氧树脂热稳定性的影响.结果表明:电子束辐照处理使MWCNTs表面接入了少量的含氧基团,同时破坏了MWCNTs的完整结构,当辐照剂量为170 kGy时,接枝含氧基团的量最多(约为4％),且结构破坏程度较小.与原始MWCNT/EP体系相比,经电子束辐照处理后的MWCNTs在EP中分散得更均匀,并能使材料的最大热分解温度和玻璃化转变温度较纯EP有所提高,在EP中加入质量分数0.5％的经170kGy辐照处理后的MWCNTs,能够使材料的最大热分解温度和玻璃化转变温度分别提高约14℃和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。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯/多壁碳纳米管复合材料制备与性能研究

通过微型双螺杆挤出机熔融共混制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/碳纳米管(CNT)复合材料。采用表面电阻仪、场发射扫描电镜(FESEM)和差示扫描量热仪(DSC)研究了多壁碳纳米管(MWNT)和羧基化多壁碳纳米管(MWNT-COOH)对复合材料导电性能与结晶性能的影响。结果表明,当CNT含量1%(质量分数)时,CNT在PET中形成三维导电网络,复合材料具有抗静电和导电功能,MWNT-COOH分散性好,与PET有较强的界面结合和相互作用,复合材料的导电性优于PET/MWNT。复合材料的结晶放热峰温度大幅提高,比PET高40多℃,0.1%(质量分数)含量的CNT就有非常明显的异相成核与诱导结晶作用。同时,复合材料的结晶度增加,熔点略微升高。     

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。     

聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料的制备与性能研究

以吡咯为单体、三氯化铁为氧化剂,采用反相微乳液聚合法,分别在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液中和含有多壁碳纳米管(MWCNTs)的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液中,通过化学氧化法制得了聚吡咯纳米颗粒和聚吡咯/多壁碳纳米管(PPy/MWCNTs)导电复合材料。利用SEM、TEM、FT-IR、XRD和四探针电导率仪对复合材料进行了表征。结果表明,当SDBS浓度为0.0120mol/L时所制备的聚吡咯纳米颗粒的电导率在1.00S/cm左右;在含有MWCNTs的SDBS溶液中,单体在SDBS的胶束内聚合,表面活性剂及其胶束吸附在MWCNTs的表面,表面活性剂的浓度和碳纳米管的用量对PPy/MWCNTs复合材料电导率的提高起到重要作用。当SDBS浓度为0.0120mol/L、MWCNTs和单体的质量比为0.20时,可获得电导率为5.68S/cm的PPy/MWCNTs纳米复合材料。     

多壁碳纳米管/向列型液晶高分子复合材料的制备与表征

合成了一种丙烯酸酯类向列相液晶单体LCM及其高分子LCP,采用溶液共混制备了不同配比的MCNT/LCP复合材料,其结构与性能通过FT-IR、1H-NMR、DSC、POM、SEM和荧光光谱表征。LCM与LCP均呈现向列相的线状织构与纹影织构,LCM的熔点与清亮点分别为149.2℃与172.1℃,而LCP的玻璃化温度与清亮点分别是53.1℃与239.4℃。多壁碳纳米管(MCNT)的加入并不改变LCP的液晶相类型与织构,当MCNT的质量分数从0.05%增加到5%时,对应复合材料的清亮点从255.9℃上升到270.1℃,而玻璃化温度呈现先升高后降低的趋势。此外,质量分数在1%以下的MCNT能均匀分散在LCP中,而且沿着液晶的矢量方向排列,起到了稳定液晶相的作用,但当MCNT质量分数为3%时,会出现明显的团聚现象。     

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/聚亚苯基苯并二噁唑复合材料的微结构与性能

以甲基磺酸(MSA)为溶剂通过溶液共混法制备了不同多壁碳纳米管(MWNTs)含量的多壁碳纳米管/聚亚苯基苯并二噁唑(MWNTs/PBO)复合材料, 用扫描电镜(SEM)对热处理前后复合材料的微结构进行了分析, 并对其导电、力学和耐热性能进行了研究。结果表明: MWNTs能均匀地分散在聚合物基体中, 并能形成一定的网络结构, 热处理后的复合材料较热处理前的结构更致密, 导电性能和力学性能都有所改善, 其中MWNTs质量分数为10％的热处理后复合材料与纯PBO聚合物相比, 体积电阻率降低约9个数量级, 而拉伸强度和拉伸模量分别提高了95％和53％, 耐热性能也有一定的提高。      

电场诱导多壁碳纳米管有序排列对多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料性能的影响

采用交流（AC）电场诱导法制备了多壁碳纳米管（MWCNTs）均匀分散且定向有序排列的MWCNTs/环氧树脂复合材料。采用SEM、偏振拉曼光谱等研究了电场强度、MWCNTs含量、加电时间及温度（黏度）等因素对MWCNTs定向排列的影响,讨论了MWCNTs有序排列对MWCNTs/环氧树脂复合材料电学和力学性能的影响。结果表明：MWCNTs沿电场方向有序排列;MWCNTs/环氧树脂复合材料施加AC电场后的拉曼强度明显高于未施加电场的情况;当MWCNTs含量从0wt%增加到0.025wt%时,MWCNTs/环氧树脂复合材料导电率从2.3×10^-12 S/cm增加到1.3×10^-8 S/cm,增加了约4个数量级;MWCNTs含量为2.5wt%时,MWCNTs/环氧树脂复合材料拉伸强度提高了26.3%。     

改性碳纤维增强尼龙6复合材料的制备及性能

通过硝酸酸化处理及尼龙溶液浸渍上浆处理对碳纤维(CF)进行表面改性,制备高强度、高模量,同时具有低熔指和优异加工性能的CF增强尼龙6(PA6)复合材料。采用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和熔融指数仪等方法,对复合材料的微观结构、力学性能和结晶行为进行测试和表征。结果表明,经过PA6溶液浸渍上浆处理后的CF表面形成了一层PA6薄膜覆盖层,大大增强了CF与PA6基体的结合力,改善了CF的分散性,提升了复合材料整体的强度与模量,改性CF加入量为8%(质量分数)时复合材料拉伸强度提升80.8%,弹性模量提升513.9%。进一步对复合材料结晶行为的分析表明,改性CF的加入能够促进PA6由γ晶型向更稳定的α晶型转变,提高其结晶温度及结晶速率,使复合材料的结晶更加均匀、完善,从而提高体系黏度,降低复合材料熔融指数,显著提升了复合材料的加工性能。     

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%。     

碳纳米管/环氧复合材料制备与性能研究

研究了碳纳米管管径、种类、含量以及偶联-三辊研磨-超声处理等工艺条件对碳纳米管/环氧树脂复合材料拉伸强度和电性能的影响。研究结果表明:三辊研磨-超声联用是均匀分散碳纳米管简单而有效的方法。较低的碳纳米管添加量(0.8%～4%)能大幅度提高环氧树脂的剪切强度和导电性能,添加量为3%时,复合材料的综合性能最优,即剪切强度提高了55.19%,表面/体积电阻率下降了8～10个数量级。     

Morphology and electrical properties of polyamide 6/polypropylene/multi-walled carbon nanotubes composites

Morphology, electrical properties and conductive mechanisms of polyamide 6/polypropylene/muti-walled carbon nanotubes (PA6/PP/MWNTs) composites with varied compositions and different blending sequences were investigated. The MWNTs were found to be located preferentially in the PA6 phase in the composites, whatever the PA6 was continuous or dispersed phase. While the incorporation of MWNTs changed the dispersed PA6 phase from spherical to elongated or irregular shape. The PA6/PP/MWNTs (20/80/4) composite with a dispersed PA6 phase exhibited a higher electrical conductivity in comparison with the PA6/PP/MWNTs (50/50/4) composite which has a co-continuous phase and exhibits double percolation. This was due to the formation of a conductive MWNTs networks in the PA6/PP/MWNTs (20/80/4) composite as proved by means of field emission scanning electron microscopy and rheological measurements. The morphology and electrical properties of the PA6/PP/MWNTs (20/80/4) composites were significantly influenced by blending sequences. When blending 3.9 phr MWNTs with a pre-mixed PA6/PP/MWNTs (20/80/0.1) composite, the dispersed PA6 phase formed an elongated structure, which was beneficial to the electrical properties.     

Ageing effect on the field emission reproducibility of multiwalled carbon nanotubes

The ageing effect on the field emission (FE) reproducibility of multiwalleded carbon nanotubes (MWCNTs) synthesised by plasma enhanced chemical vapour deposition was investigated by scanning electron microscopy. To investigate the ageing effect on the physical state of the MWCNTs, a scanning electron microscope (SEM), a Raman spectrometer, an X-ray photoelectron spectroscope and an X-ray diffractometer were used to characterise the MWCNTs comprehensively before and after the ageing. Through ageing, the FE reproducibility became better because the larger number and more evenly distributed shorter MWCNTs – (resulted from the local vacuum breakdown of higher MWCNTs due to Joule heating and oxidisation) – became the dominating emitters.     

热处理对碳纤维/聚酰胺6复合材料界面结晶及力学性能的影响

探究了热处理对聚酰胺6（PA6）在碳纤维（CF）表面的结晶行为及其界面力学性能的影响。利用差示扫描量热法（DSC）、偏光显微镜（POM）观察法等分析手段考察了热处理对PA6在CF表面结晶行为的影响,揭示了在热处理过程中,PA6进行链段重排,形成小且不完善的新结晶,导致结晶度的上升以及界面横晶形貌的完善;进一步通过单丝微球脱粘实验和单向CF/PA6复合材料横向拉伸实验考察了热处理对PA6与CF的界面结合性能的影响,揭示了经退火热处理的试样由于弱界面和应力集中的减少使界面剪切强度增加且单位体积断裂能下降。     

酸化处理多壁碳纳米管/氰酸酯树脂复合材料性能

采用酸化处理的多壁碳纳米管（MWCNTs）增强双酚A型氰酸酯-酚醛型氰酸酯（BCE-NCE）树脂。通过SEM、TEM对MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料微观结构进行表征,利用DSC、DMA和TG/DTA对MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料热性能进行研究,采用电子拉力机对MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料力学性能进行测试,采用谐振腔法对MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料介电性能进行测试。结果表明,混酸处理过的MWCNTs在BCE-NCE树脂基体中的分散效果较好。MWCNTs对BCE-NCE树脂热力学性能影响不大,当MWCNTs添加量为0.8wt%时,BCE-NCE树脂玻璃化转变温度（T_g）从298℃下降到285℃,但仍维持较高水平。当MWCNTs添加量为0.6wt%时,MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料冲击强度为11.40 kJ/m²,提高了40.7%。MWCNTs的加入增加了BCE-NCE树脂介电常数和介电损耗,当MWCNTs添加量为0.8wt%、频率为1 GHz时,MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料介电常数为5.1,介电损耗为0.032。因此,MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料未来可在耐高温复合材料和电子等行业应用。