多壁碳纳米管的表面改性及其在水性聚氨酯体系中的应用

采用自制的硅烷类改性剂(s-PEG)对经过酸氧化的多壁碳纳米管(MWNTs)进行表面改性处理,并通过共混法制备了MWNTs/水性聚氨酯(WPU)复合材料,研究了MWNTs的添加对复合材料性能的影响.结果表明,改性剂s-PEG成功地包覆于MWNTs表面,形成了s-PEG壳层,包覆率约为25％.改性MWNTs (s-PEG-MWNTs)的添加可以明显改善WPU复合材料的拉伸性能,当s-PEG-MWNTs的添加量为1％时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率比未添加MWNTs的材料分别提高了597％和152％.s-PEG-MWNTs在WPU基体中达到了良好的分散效果.此外,s-PEG-MWNTs的添加显著地增强了复合材料的导电性能.     

水性聚氨酯/十二烷基苯磺酸钠修饰多壁碳纳米管复合材料的制备与表征

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)修饰多壁碳纳米管(MWNTs)得到MWNTs-SDBS,采用溶液共混法,制备出水性聚氨酯/SDBS修饰多壁碳纳米管复合材料。探讨了MWNTs-SDBS含量对复合材料力学性能、热性能和电性能的影响及复合材料的微观结构。结果表明:碳纳米管在水性聚氨酯中分散均匀,明显提高了水性聚氨酯的力学性能和导电性。与纯水性聚氨酯相比,当MWNTs-SDBS含量为0.3%时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别提高9%和29%;当其含量为0.9%时,复合材料的电阻率提高接近9个数量级。此外,添加碳纳米管降低了聚氨酯软段的结晶性能。     

改性纤维素纳米晶/水性聚氨酯复合材料的制备

采用甲苯二异氰酸酯(TDI80/20)对纤维素纳米晶(CNC)进行表面改性,通过原位聚合的方式将改性CNC掺入水性聚氨酯(WPU)基体中,合成改性CNC/WPU复合材料,探讨了改性CNC添加量对复合材料性能的影响。通过马尔文激光粒度仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉力机和热重分析(TGA)等测试,分别对乳液的形态以及胶膜的断面形貌、力学性能和热学性能进行了表征。结果表明,随着改性CNC添加量的增加,乳液粒径变大、分布变宽,胶膜的力学性能和热稳定性明显改善。当改性CNC添加量为1%时,胶膜吸水率为8. 73%,拉伸强度达到26 MPa。     

改性纤维素纳米晶/水性聚氨酯复合材料的制备

采用甲苯二异氰酸酯(TDI80/20)对纤维素纳米晶(CNC)进行表面改性,通过原位聚合的方式将改性CNC掺入水性聚氨酯(WPU)基体中,合成改性CNC/WPU复合材料,探讨了改性CNC添加量对复合材料性能的影响。通过马尔文激光粒度仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉力机和热重分析(TGA)等测试,分别对乳液的形态以及胶膜的断面形貌、力学性能和热学性能进行了表征。结果表明,随着改性CNC添加量的增加,乳液粒径变大、分布变宽,胶膜的力学性能和热稳定性明显改善。当改性CNC添加量为1%时,胶膜吸水率为8. 73%,拉伸强度达到26 MPa。     

碳纳米管/聚氨酯复合材料的粘接性能

利用超声分散、酸处理以及表面活性剂分散的方法将碳纳米管分散到蓖麻油中,制备了蓖麻油型聚氨酯/碳纳米管(PUR/CNTs)复合材料,观察了该复合材料的微观结构,探讨了CNTs用量、酸处理时间以及表面活性剂的用量对复合材料粘接性能的影响。结果表明,随着蓖麻油中CNTs用量的增加,该复合材料的粘接强度不断提高,当增加到2%时,粘接强度提高84.4%;硝酸处理3 h的聚氨酯/碳纳米管复合材料的粘接强度最大,比未酸处理的复合材料增加15%;表面活性剂分散的聚氨酯/碳纳米管复合材料的粘接强度能得到进一步的提高。     

多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料制备及其性能研究

聚酰亚胺的前聚体,聚酰胺酸,是通过4,4-二氨基二苯醚(ODA)与3,3,4,4二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)反应制备的。未改性的、酸改性和胺改性的多壁碳纳米管(MWCNT)被分别地单独加入到聚酰胺酸溶液中,并加热至300℃,从而制成聚酰亚胺/碳纳米管复合材料。扫描型电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)的显微照片表明,酸改性的多壁碳纳米管和胺改性多壁碳纳米管在聚酰亚胺基体中被均匀一致地分散开。通过对酸和胺改性的多壁碳纳米管MWCNTS对多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料的表面和体积电阻率的影响进行了研究。了解到该纳米复合材料的表面电阻率ITES从1.28×10^(15)Ω/cm^(2)(纯聚酰亚胺),降到7.59×10^(6)Ω/cm^(2)(26.98%的未改性的多壁碳纳米管含量)。除此之外,添加多壁碳纳米管影响了纳米复合材料的玻璃化转变温度。改性多壁碳纳米管意义就是提高了纳米复合材料的机械性能。多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料的拉伸强度从10^(2)MPa(纯的聚酰亚胺)增加到134 MPa(6.98%酸改性多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料)。     

黄麻织物/聚氨酯/木屑复合材料的制备及性能研究

用水性聚氨酯(WPU)和木屑、亚麻籽油、黄麻织物等可再生物质制备一种黄麻织物增强木屑/聚氨酯复合板。探究了WPU用量对复合材料密度、含水率、表面渗透性以及力学性能的影响,以及黄麻织物对复合板强度的影响。结果表明,随着WPU用量的增加,复合材料的密度和强度增加。考虑成本和性能的平衡,选择WPU质量分数54%、木屑36%、亚麻籽油6%以及松香4%。在不用黄麻织物增强时,复合板密度约为0. 63 g/cm3,拉伸强度约为0. 22 MPa。在表面添加一层黄麻织物,使拉伸强度大幅度增加。对于上述配方,复合材料的拉伸强度达到0. 46 MPa。     

改性多壁碳纳米管的制备及其WPU复合材料的性能

用混酸对多壁碳纳米管(MWCNT)进行氧化处理,再与乙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丙酸反应,制备了含氨基甲酸酯基的改性MWCNT,将其和水性聚氨酯(WPU)混合制备了MWCNT/WPU复合材料,研究了化学改性对复合膜性能的影响。结果表明,化学改性后,MWCNT能够均匀地分散于WPU中,和WPU基材的相容性及界面结合力增强,复合材料的力学性能、耐热性能、耐水性能和导电性能显著提高。改性MWCNT的质量分数为1. 5%时,复合膜的拉伸强度比WPU膜提高了89. 6%,初始热分解温度提高了12. 3℃,导电率提高了约10个数量级。     

“水悬浮法”重氮化改性碳纳米管及其环氧复合材料

以水为溶剂,采用"水悬浮法"对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行重氮化改性,然后将改性碳纳米管分散在环氧树脂中制备MWCNTs/环氧纳米复合材料。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析法(TG)、沉降性实验和扫描电子显微镜(SEM)等多种手段对改性多壁碳纳米管的结构和纳米复合材料的断面形貌进行表征。研究结果表明:通过重氮化反应在MWCNTs表面成功接枝上了苯甲酸基团,接枝率约为12%。改性MWCNTs在环氧树脂中具有良好的分散性,对环氧树脂具有较好的増韧效果。当改性MWCNTs的添加质量分数为0.3%时,纳米复合材料的拉伸强度和冲击强度最佳,与未改性MWCNTs/环氧树脂复合材料相比分别提高14.8%和462.33%。     

聚甲基丙烯酸甲脂/多壁碳纳米管复合材料的制备与电性能

对碳纳米管进行表面改性,改变纳米碳管表面性质。采用溶液共混法制备了多壁碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察了复合材料的微观结构,测试了复合材料的物理机械性能及导电性能。结果表明:采用溶液共混并用超声波分散的方法使多壁碳纳米管(MWNTs)分散在PMMA基体中,随着MWNTs含量的增加,复合材料的电导率呈先上升后持平的趋势。并发现MWNTs质量分数为3%时,其拉伸强度为84 MPa;MWNTs质量分数为4%时,其冲击强度为24.19 kJ/m2。