碳纳米管表面改性及其在高分子基复合材料中的应用

论文摘要

本文较系统的研究了碳纳米管表面改性及填充后对聚氨酯和氰酸酯树脂性能的影响。采用三种不同的酸化方法对碳纳米管进行表面功能化，证明在温和反应条件下，碳纳米管经混酸处理可有效增加表面羧基含量，且表面不会遭受过大破坏。酸化过后的碳纳米管经TDI活化，表面接枝不同分子量PEG，接枝率依次为PEG(400)＞PEG(200)＞PEG(800)＞PEG(1000)＞PEG(1200)。分别使用未改性的碳纳米管和改性过后的碳纳米管填充聚氨酯弹性体，其研究结果表明，改性后的聚氨酯弹性体拉伸强度和断裂伸长率都有不同程度的提高；通过综合性能比较，得出碳纳米管的最佳填充量为1.5wt％。其后研究了氨功能化碳纳米管对氰酸酯树脂纤维的填充改性，得出碳纳米管的填充对其预聚合的反应程度没有影响，经红外分析，粘度及软化点测试，确定纺丝最佳反应条件为120℃下反应70min，观察电镜照片得出1wt％的SWNTs填充的氰酸酯纤维表面平滑，SWNTs在其中分布均匀，沿轴向排列整齐。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 碳纳米管简介
• 1.1.1 碳纳米管的历史
• 1.1.2 碳纳米管的改性
• 1.1.3 碳纳米管改性的国内外研究进展
• 1.2 聚氨酯弹性体简介
• 1.2.1 聚氨酯弹性体原料分类
• 1.2.2 聚氨酯弹性体结构与性能的关系
• 1.2.3 聚氨酯弹性体的制备工艺
• 1.2.4 聚氨酯弹性体的综合性能
• 1.2.5 纳米材料改性聚氨酯弹性体的国内外研究进展
• 1.2.5.1 纳米粒子改性聚氨酯
• 1.2.5.2 蒙脱土改性聚氨酯
• 1.2.5.3 硅镁土改性聚氨酯
• 1.3 本课题的选题背景
• 1.4 本文的研究思路和内容
• 2 碳纳米管接枝PEG改性
• 2.1 碳纳米管的酸化处理
• 2.1.1 理论背景
• 2.1.2 实验部分
• 2.1.2.1 药品与试剂
• 2.1.2.2 实验步骤
• 2.1.3 结果与讨论
• 2.1.3.1 羧基含量的测定
• 2.1.3.2 酸处理SWNTs的红外光谱分析
• 2.1.3.4 酸处理SWNTs的拉曼光谱分析
• 2.1.3.5 酸处理SWNTs的透射电镜分析
• 2.1.4 结论
• 2.2 TDI活化法改性碳纳米管表面
• 2.2.1 理论背景
• 2.2.2 实验部分
• 2.2.2.1 药品与试剂
• 2.2.2.2 试验步骤
• 2.2.3 结果与讨论
• 2.2.3.1 羧基与TDI的反应程度
• 2.2.3.2 红外分析
• 2.2.3.3 TG分析
• 2.2.3.4 电镜分析
• 2.2.4 结论
• 3 碳纳米管填充聚氨酯弹性体的研究
• 3.1 纯聚氨酯弹性体的合成
• 3.1.1 实验原料选择及合成配方
• 3.1.2 实验部分
• 3.1.2.1 药品与试剂
• 3.1.2.2 纯聚氨酯弹性体的合成实验步骤
• 3.1.2.3 预聚体红外表征
• 3.2 碳纳米管填充聚氨酯弹性体
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.1.1 实验原料及设备
• 3.2.2.2 实验步骤
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.2.2.1 聚氨酯弹性体的热学性能
• 3.2.2.2 聚氨酯弹性体的力学性能
• 3.2.2.2 聚氨酯弹性体形貌分析
• 3.3 结论
• 4 碳纳米管填充改性聚氨酯纤维的研究
• 4.1 理论背景:
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 药品与试剂
• 4.2.2 试验步骤:
• 4.2.2.1 碳纳米管功能化:
• 4.2.2.2 氨基的引入
• 4.2.2.3 预聚合
• 4.2.2.4 熔融纺丝
• 4.2.2.5 后固化
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 预聚体红外测试
• 4.3.2 预聚体流变学测试
• 4.3.3 预聚体聚合度测试
• 4.3.4 预聚,固化,后固化的红外测试及比较
• 4.3.5 SWNTs/HF-3复合纤维的形态分析:
• 4.3.6 SWNTs和HF-3之间的界面分析
• 4.3.6.1 红外分析
• 4.3.6.2 TG分析
• 4.3.6.3 力学性能分析
• 4.4 结论
• 全文结论
• 参考文献