等離子體微波輻射協(xié)同功能化CNTs及其EP納米復合材料的制備與性能.pdf

1、碳納米管(CNTs)由于其優(yōu)異的力學、熱學性能而廣泛應用于改性聚合物材料。CNTs對聚合物不僅可以增強還能增韌,但CNTs在聚合物基體中不相容分散性較差,限制了它的應用。因此,碳納米管的功能化改性得到人們的廣泛關注。
　　 本文首先通過等離子體、微波協(xié)同功能化處理碳納米管使其表面接枝聚馬來酸酐(PMA),考察了Ar等離子體處理過程中真空度、等離子體處理時間、功率、壓力、氧氣通入時間與CNTs表面氧含量的關系；微波輻射CNTs接枝

2、PMA過程中反應溫度、功率、時間以及馬來酸酐用量對接枝率的影響；并對比了微波輻射和熱引發(fā)對CNTs表面接枝.PMA程度的影響。借助SEM、FT-IR、Raman等手段對CNTs形貌及結構進行了表征,通過XPS、TGA定量測試了PMA接枝率。結果表明,等離子體、微波輻射協(xié)同功能化處理獲得了接枝率較高的功能化CNTs；功能化處理后未破壞CNTs結構；無論是微波引發(fā)接枝反應還是熱引發(fā)接枝反應,接枝率都是隨著反應時間的增加而增加,但增加程度不同

3、；在同樣的反應溫度下,微波引發(fā)接枝反應只需要數(shù)十分鐘就可以達到較為滿意的接枝效果；而熱引發(fā)接枝反應,常常需要幾小時甚至十幾個小時才能使PMA成功接枝到CNTs上；微波引發(fā)接枝反應所得的接枝率普遍優(yōu)于熱引發(fā)接枝反應的接枝率。隨后,通過三乙烯四胺(TETA)對接枝有PMA的CNTs表面進一步修飾,得到胺功能化的碳納米管A-PMA-CNTs。最后將A-PMA-CNTs與環(huán)氧樹脂(EP)混合、固化、澆注成型后獲得CNTs／EP納米復合材料。對添

4、加不同量的CNTs和A-PMA-CNTs制備的CNTs／EP納米復合材料分別進行拉伸性能測試、沖擊測試和熱學性能測試。結果表明等離子微波協(xié)同功能化CNTs與EP形成納米復合材料可顯著提高EP的拉伸強度、斷裂拉伸率、沖擊強度。功能化的A-PMA-CNTs不僅可以起到增強劑的作用還具有增韌的功能；等離子微波協(xié)同功能化CNTs可以明顯提高環(huán)氧樹脂的耐熱性；加入少量未功能化的CNTs,可在一定程度上提高環(huán)氧樹脂玻璃化轉變溫度、增大環(huán)氧樹脂機械強