超支化聚合物改性碳纳米管及其分散性能研究

PLA-PHB碳纳米管复合材料结构与性能的研究_高分子材料与工程专业毕业论文PLA/PHB/碳纳米管复合材料结构与性能的研究STUDY ON THE STRUCTURE ANDPROPERTY OF PLA/PHB/ CNTSCOMPOSITE专业：高分子材料与工程摘要本文采用浓硝酸酸化碳纳米管，并通过正硅酸乙酯在碳纳米管表面接枝大量羟基，然后通过加入硅烷偶联剂KH550，形成表面被包覆的碳纳米管；再以聚乳酸为主体、PHB为辅料、碳纳米管为增强体,采用哈克密炼机制备PLA/PHB/碳纳米管复合材料。

通过红外吸收光谱分析经碳纳米管的处理情况；采用电镜扫描分析处理过碳纳米管的分散情况以及积聚形态；采用拉伸测试、冲击测试、静弯曲测试来研究复合材料的力学性能；采用微型燃烧量热计研究复合材料的热稳定性能；采用毛细管流变仪研究复合材料的流变性能；采用维卡软化温度测试仪测定复合材料的维卡软化温度。

通过碳纳米管红外光谱分析表明，经过正硅酸乙酯和硅烷偶联剂的综合处理，在碳纳米管表面上成功的接枝了大量的官能团，并且表面包覆了有效地附着基团。

力学性能研究表明，加入弹性体PHB之后，材料的拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率提高，静弯曲强度下降。

再加入少量的碳纳米管之后，复合材料的拉伸强度、冲击强度和静弯曲强度都有很大的提升，断裂伸长率下降。

但是增加碳纳米管的组分，由于这是由于碳纳米管的团聚导致与复合材料界面粘结力下降，冲击强度有所下降。

流变性能研究表明，聚乳酸加入PHB后，在低剪切速率下，体系的表观粘度增加；在较高剪切速率下，体系的表观粘度低于纯聚乳酸的，说明加入PHB 之后，体系的表观粘度更受剪切速率的影响。

在加入碳纳米管之后，体系的表观粘度增大，并且碳纳米管含量越大，表观粘度也越大。

热稳定性能研究表明，加入碳纳米管之后，复合材料的热释放速率峰值有了较大的下降，并且热释放速率峰值对应的时间也有所延迟。

说明碳纳米管的加入能够提高聚乳酸的热稳定性。

第37卷第6期2009年6月化　工　新　型　材　料N EW CH EMICAL MA TERIAL S Vol 137No 16・61・基金项目:江西省自然科学基金(24064001)和江西省教育厅科技重点项目(20072126)资助作者简介:周小平(1983-),男,在读硕士研究生,主要研究方向:碳纳米管及其复合材料。

联系人:侯豪情。

多壁碳纳米管的表面修饰及其在溶剂中的分散性周小平　余腊妹　郭乔辉　周政平　侯豪情3(江西师范大学化学化工学院,南昌330022)摘　要　利用高温催化裂解生长多壁碳纳米管,用硝酸氧化使其表面羧酸化,并经酰氯化后与十二烷基胺反应形成表面酰胺化,通过红外、核磁、微量热天平等方法进行表征。

结果表明:硝酸氧化后的碳纳米管在水等强极性溶剂中有良好的分散性;酰胺化后,十二烷基脂肪链使碳纳米管表面极性大为降低,因此在氯仿等弱极性溶剂中有良好的分散性。

关键词　碳纳米管,表面修饰,分散性,十二烷基酰胺Surface modif ication of multiw alled carbon nanotubes andtheir dispersion in solventsZhou Xiaoping Yu Lamei Guo Qiaohui Zhou Zhengping Hou Haoqing(Instit ute of Chemist ry and Chemical Engineering ,Jiangxi Normal University ,Nanchang 330022)Abstract Multiwalled carbon nanotubes ,formed by catalysis pyrolysis ,were dealt with concentrated nitric acid toproduce the surface 2carboxylated carbon nanotubes.The later was treated with thionyl chloride and dodecyl amine to form the surface 2amidated carbon nanotubes.Characterized using IR 、NMR 、T GA.The carbon nanotubes ,treated with nitric acid had a good dispersion in strong 2polar solvent i.e.water due to the strong polarity on their surface ;The surface 2amid 2ated ,had a low polarity ,which made them a good dispersion in low 2polar solvent i.e.chloroform.K ey w ords carbon nanotube ,surface modification ,dispersion ,dodecyl amide 碳纳米管(CN Ts )自发现以来因其优良的力学、电学和热学性能受到广泛关注[1]。

多壁碳纳米管的共价修饰及分散性研究近年来，多壁碳纳米管（MWCNTs）已成为一种重要的材料，具有优良的电学、机械和热性能，因而受到越来越多的关注。

由于多壁碳纳米管具有自身的价性，可以使其在多种场合用作多种材料和应用。

然而，由于表面空气化合物的存在，空气化合物可能会阻碍其性能的充分发挥，因此，去除这些空气化合物的共价修饰技术成为一种有效的方法。

共价修饰技术是通过化学连接的方式来改变多壁碳纳米管的表面特性的一种技术，通过化学连接的方式可以有效地改变表面的结构，从而对外界的敏感度降低，改善多壁碳纳米管的屏蔽能力。

常用的共价修饰技术有醇类共价修饰、胺类共价修饰、羧基共价修饰、氰基共价修饰等，主要用于改善多壁碳纳米管的表面性能，改善其分散性，以提高其应用的可实现性。

首先，醇类共价修饰是对多壁碳纳米管表面特性的改善技术，其基本原理是将表面上的空气化合物以连接反应形式与醇类化合物连接，从而达到去除空气化合物的作用，从而改善多壁碳纳米管的性能，其优势是分散性好、稳定性高、有活性好，可以有效改善多壁碳纳米管的导电性、机械性能和抗氧化性能。

其次，胺类共价修饰是用醇类化合物将多壁碳纳米管的表面的空气化合物与胺类化合物连接，以达到去除空气化合物的效果，从而改善多壁碳纳米管的性能。

与醇类共价修饰不同，这种方法能够有效改善多壁碳纳米管的机械强度和密度，提高多壁碳纳米管的分散性和表面活性，同时具有稳定性好、耐低温的优势。

接下来，羧基共价修饰是将多壁碳纳米管表面的空气化合物与羧基化合物连接，以达到去除空气化合物的效果，从而改善多壁碳纳米管的性能。

优势是具有分散性好、抗化学和抗热性能好，可以有效改善多壁碳纳米管的电学性能、抗氧化性能和抗冲击性能。

最后，氰基共价修饰是将多壁碳纳米管表面的空气化合物与氰基化合物连接，以达到去除空气化合物的效果，从而改善多壁碳纳米管的性能。

优势是具有分散性好、抗酸性能好、耐腐蚀性能好等，可以有效改善多壁碳纳米管的机械性能和电子性能。

第30卷第3期2005年9月广州化学Guangzhou ChemistryV ol. 30，No. 3Sept.，2005 碳纳米管在水中的分散性曹建明（深圳大学，广东深圳518060）摘要：以超声波为辅助工具，分别研究阳离子、阴离子型等表面活性剂在水中对碳纳米管分散性的影响，进而研究两种表面活性剂复配后对碳纳米管分散性的影响。

通过记录分散的碳纳米管溶液的保存时间和SEM对分散效果进行分析和观察。

关键词：碳纳米管；表面活性剂；分散中图分类号：TB383 文献标识码：A 文章编号：1009-220X(2005)03-0012-06碳纳米管是由石墨碳原子层卷曲而成的形如空心圆柱状的“笼形管”。

在众多的纳米材料中，碳纳米管普遍被人们看好，被称之为纳米材料的“乌金”。

碳纳米管自身的独特性能决定了它在高新技术的诸多领域有着诱人的应用前景[1]，已成为国际上的研究热点[2]。

碳纳米管既是纳米材料又是管，属一维纳米材料，很容易发生团聚。

碳纳米管团聚的原因有两个：缠绕和大比表面积引起的高表面活化能。

在实际应用过程中，其团聚形态往往会破坏单根碳纳米管所表现出的优异的力学、电学特性，从而限制了碳纳米管的应用[3]。

碳纳米管通常采用超声波振荡为辅助手段的溶液方法来进行分散。

目前常用的碳纳米管分散剂有两类：第一类是由有机溶剂如三氯甲烷、丙酮与水组成的溶液[4]，这类溶剂虽能分散碳纳米管，但分散溶液只能保留几个小时；第二类是由表面活性剂[5]组成的分散剂，常用的有十二烷基苯磺酸钠（SDS）。

本文分别研究不同类型的表面活性剂对碳纳米管分散性的影响，进而研究加入两种表面活性剂复配后对碳纳米管分散性的影响。

通过记录分散的碳纳米管溶液的保存时间和SEM 对分散效果进行分析和观察。

1 实验部分1.1 仪器与试剂超声波清洗机：PTA/1006。

激光光散射粒度分析仪N4PLUS Infrared Fourier Transform Spectrometer 1730 PERKIN-ELMER。