等離子體誘導(dǎo)接枝碳納米管及其環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的研究.pdf

1、贛南師范學(xué)院碩士畢業(yè)論文保密等級(jí)保密等級(jí)★保密年限保密年限單位代碼：單位代碼：10418碩士學(xué)位論文論文題目論文題目等離子體誘導(dǎo)接枝碳納米管及其環(huán)氧樹脂等離子體誘導(dǎo)接枝碳納米管及其環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的研究復(fù)合材料的研究作者姓名作者姓名陶麗陶麗指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師王科軍王科軍柳忠全柳忠全學(xué)科學(xué)科(專業(yè)專業(yè))有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)所在學(xué)院所在學(xué)院化學(xué)化學(xué)化工化工學(xué)院學(xué)院提交日期提交日期2012年6月贛南師范學(xué)院碩士畢業(yè)論文1等離子體誘導(dǎo)接等離子體誘導(dǎo)接

2、枝碳納米管及其環(huán)氧樹脂枝碳納米管及其環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的研究復(fù)合材料的研究摘要本論文以簡單、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的技術(shù)途徑研制出可在熱固性樹脂基體中分散均勻、與樹脂界面相容性好、界面粘結(jié)強(qiáng)度高的功能化碳納米管（CNTs）為目的，著重研究了氬等離子體法、氬等離子體輔助熱引發(fā)法、馬來酸酐（MAH）等離子體誘導(dǎo)接枝法、MAH等離子體輔助端基修飾法等CNTs功能化方法及其工藝條件，并以通用型熱固性環(huán)氧樹脂（EP）為研究對(duì)象，制備了功能化碳納米管環(huán)氧樹脂（a

3、CNTsEP）納米復(fù)合材料。采用氬等離子體活化CNTs，考察了等離子體處理參數(shù)（如功率、溫度、時(shí)間、腔室壓力等）對(duì)所得aCNTs的微觀形態(tài)、組成和結(jié)構(gòu)等的影響。aCNTs在EP樹脂中的分散性較原始CNTs更佳，所得aCNTsEP復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)等綜合性能，此法具有簡單易行、低碳環(huán)保、功能化效果好、能滿足工業(yè)化生產(chǎn)要求的特點(diǎn)。從活性aCNTs出發(fā)，選用經(jīng)濟(jì)型、易升華汽化的MAH為接枝單體，通過熱引發(fā)MAH在CNTs表面的聚合反

4、應(yīng)而得到rCNTs。利用其表面形成的聚馬來酸酐膜（PMAH）賦予其高反應(yīng)活性和優(yōu)良界面相容性，在一定程度上克服了CNTs表面惰性及其與EP基體的相容性問題，從而顯著提高了EP固化物的力學(xué)性能。從原始CNTs出發(fā)，通過氬等離子體預(yù)處理、氧氣活化使CNTs表面生成大量過氧化物。在接枝劑MAH等離子體作用下，其過氧鍵斷裂形成含氧自由基，從而誘發(fā)MAH在CNTs表面接枝聚合，獲得表面為PMAH薄膜修飾的mCNTs（其高分子鏈一端以共價(jià)鍵形式錨定

5、于CNTs表面、另一端可自由伸展）。mCNTs表面接枝的PMAH鏈不僅賦予其高反應(yīng)活性和界面結(jié)合能力，又可利用其巨大空間位阻效應(yīng)有效解決其嚴(yán)重自聚集和自纏繞問題，實(shí)現(xiàn)mCNTs在EP基體中的良好分散，極大提高了二者的界面結(jié)合強(qiáng)度。此法具有操作簡單、無需溶劑介入、產(chǎn)物純度高、功能化程度高、可規(guī)模化生產(chǎn)的特點(diǎn)，系CNTs功能化技術(shù)之重要突破。該工藝技術(shù)未見文獻(xiàn)和專利報(bào)道，具有新穎性和原創(chuàng)性。從mCNTs出發(fā)，采用三乙烯四胺對(duì)其自由伸展端進(jìn)行

6、基團(tuán)修飾，獲得了表面被胺化的nCNTs。利用羧基與氨基反應(yīng)生成的牢固酰胺鍵，極大提高了nCNTs與EP基體的界面結(jié)合強(qiáng)度。所得nCNTs在極大改善高度交聯(lián)的環(huán)氧樹脂韌性同時(shí)，還能賦予其優(yōu)異熱穩(wěn)定性。此功能化方法具有工業(yè)化前景、簡單易行、綠色環(huán)保、功能化程度高的特點(diǎn)，是碳納米管功能化技術(shù)的重要突破。該工藝技術(shù)未見文獻(xiàn)和專利報(bào)道，具有新穎性和原始創(chuàng)新性。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：碳納米管；等離子體；誘導(dǎo)接枝；碳納米管；等離子體；誘導(dǎo)接枝；環(huán)氧樹脂環(huán)氧