碳納米管誘導(dǎo)聚乳酸共混復(fù)合材料結(jié)構(gòu)及性能變化的研究.pdf

1、近些年來(lái)，納米復(fù)合材料以其優(yōu)異的綜合性能受到了研究者的廣泛關(guān)注。其中，碳納米管(Carbon nanotubes，CNTs)因其較大的長(zhǎng)徑比、極高的強(qiáng)度和模量、優(yōu)異的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能而被廣泛地應(yīng)用于聚合物改性技術(shù)中，成為納米復(fù)合材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。對(duì)于只含有單一聚合物的CNTs納米復(fù)合材料而言，雖然CNTs的引入能在一定程度上改善聚合物的綜合性能，但改善效果有限，而且所需CNTs的含量較大，成本較高，無(wú)法滿足人們的日益增長(zhǎng)的使用需求。因此

2、，開(kāi)發(fā)新型的基于聚合物共混物的CNTs填充改性納米復(fù)合材料勢(shì)在必行。對(duì)于含CNTs的聚合物共混納米復(fù)合材料而言，其性能除了依賴于共混物各個(gè)組分的本身性質(zhì)之外，還在很大程度上受到共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)及CNTs選擇性分布的影響。
　　本論文通過(guò)向聚乳酸(Poly(L-lactic acid)，PLLA)基共混物中引入CNTs，采用簡(jiǎn)單的熔融共混制備得到功能性共混納米復(fù)合材料。旨在通過(guò)CNTs的引入，研究CNTs在不相容共混物中的選擇性分布對(duì)

3、電性能的影響;并且通過(guò)對(duì)熔融加工條件的調(diào)控，研究CNTs對(duì)共混復(fù)合材料形態(tài)演化的作用機(jī)制;另外，通過(guò)調(diào)控共混復(fù)合材料形態(tài)結(jié)構(gòu)及CNTs選擇性分布，研究CNTs的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)共混納米復(fù)合材料的形狀記憶行為的影響。得到主要結(jié)果如下:
　　(1)通過(guò)熔融共混的方法成功制備PLLA接枝馬來(lái)酸酐(PLLA grafted maleicanhydride，PLLA-g-MA)。在PLLA-g-MA分子極性和粘度的共同作用下， CNTs分布在PL

4、LA-g-MA和高密度聚乙烯(Polyethyene，HDPE)兩相界面上;樣品得到較低的導(dǎo)電逾滲閾值（0.49 wt％）。同時(shí)觀察樣品形貌發(fā)現(xiàn)，CNTs的引入加速了共混復(fù)合材料形態(tài)發(fā)展進(jìn)程。
　　(2)分別選取三個(gè)不同的共混時(shí)間點(diǎn)及剪切強(qiáng)度作為共混條件變量，制備得到PLLA-g-MA/HDPE共混物及PLLA-g-MA/HDPE/CNTs共混復(fù)合材料。形貌觀察及流變分析表明，無(wú)論在不同共混時(shí)間下還是不同剪切強(qiáng)度下，CNTs均加速

5、了共混復(fù)合材料的形態(tài)發(fā)展進(jìn)程。這是由于CNTs的存在一方面使體系粘度增加，局部剪切應(yīng)力增大，加速分散相粒子變形、破裂的過(guò)程;另一方面，CNTs在界面上的選擇性分布阻礙了分散相粒子的融合，使分散相具有較小的尺寸。導(dǎo)電性能測(cè)試表明，當(dāng)共混時(shí)間為6 min，轉(zhuǎn)速為60 rpm時(shí)，所制備的共混復(fù)合材料的導(dǎo)電性能最好。
　　(3)以熱塑性聚氨酯（Thermoplastic polyurethane，TPU）為母料，通過(guò)兩步法熔融共混制備得到

6、PLLA/TPU/CNTs共混復(fù)合材料。微觀結(jié)構(gòu)表征發(fā)現(xiàn)，CNTs分布在TPU中，且由于CNTs的填充作用，TPU相尺寸隨CNTs含量增加而逐漸變大。不同溫度下的熱致形狀回復(fù)行為表明，CNTs阻礙共混復(fù)合材料的熱致回復(fù)行為，且CNTs含量越高，這種阻礙作用越明顯。分析認(rèn)為，這是由于CNTs的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抑制了TPU分子鏈運(yùn)動(dòng)，阻礙其形狀回復(fù)過(guò)程。相反地，隨著CNTs含量的增多，共混復(fù)合材料的電致回復(fù)行為變得更明顯。無(wú)論熱致回復(fù)記憶行為還是電