本文主要研究内容
作者王少辉（2019）在《碳纳米管的化学改性及其水性聚氨酯复合材料的制备与性能》一文中研究指出：碳纳米管（CNTs）具有一维纳米结构,力学、热学、电学等性能优异,是制备纳米复合材料的理想增强填料。水性聚氨酯（WPU）作为一种环保型高分子聚合物,无毒,无污染,易贮藏,成膜性能好,是制备纳米复合材料的重要基体之一。CNTs/WPU复合材料兼具二者的优点,在电磁干扰屏蔽、功能涂料、电子通信、航空航天、生物医药等领域有着潜在的应用价值。然而,由于CNTs自身的结构特性,很难均匀分散于WPU基体中,加之其表面呈化学惰性,与基体之间的界面相互作用弱,导致其增强效果不佳,不能得到性能理想的复合材料。为了克服这些问题,本论文根据CNTs与WPU基体的界面结构,对CNTs表面进行化学改性,并通过溶液共混法与WPU制备复合材料,在此基础上研究化学改性对CNTs在WPU基体中的分散性能以及二者界面相互作用的影响,并对复合材料的“构-效关系”作深入研究。主要内容如下:1、对原始多壁碳纳米管（MWCNTs）进行羧基化和酰氯化,再分别和乙二醇（EG）、丙三醇（GL）和二羟甲基丙酸（DMPA）进行酯化反应,制备了三种亲水性MWCNTs,并通过溶液共混法制备了MWCNTs/WPU复合材料。结果表明,改性MWCNTs的接枝率高于19.8%,在水和WPU乳液中分散性得到显著改善,与WPU基体之间的界面结合力提高。接枝率越高,MWCNTs的水溶性越好,复合乳液的平均粒径越小,复合材料的力学性能越好,导电率越高。1.5 wt%的MWCNTs-EG、MWCNTs-GL和MWCNTs-DMPA复合材料比原始MWCNTs复合材料的拉伸强度分别提高了20.9%、26.4%和30.1%,导电率提高了3个数量级以上。2、对原始MWCNTs进行羧基化和酰胺化,再分别与丙烯酸羟乙酯（HEA）、丙烯酰吗啉（ACMO）和丙烯酰胺（AM）进行Michael加成反应,制备了三种亲水性MWCNTs,并与WPU混合制备了MWCNTs/WPU复合材料。结果表明,改性MWCNTs能均匀地分散于水中,接枝链段中的―NH、―NH2或―OH能够与WPU分子链中的―NH2和C=O之间形成氢键作用,使得其在WPU基体中的分散性和界面结合力增强,复合材料的机械性能和导电率显著提高。与原始MWCNTs相比,添加1.5 wt%的MWCNTs-HEA、MWCNTs-ACMO和MWCNTs-AM后,复合材料的拉伸强度分别提高了约20.3%、22.5%和30.1%,导电率提高了3个数量级以上。3、对原始MWCNTs进行羧基化,然后与环氧树脂进行环氧开环反应,将环氧链段接枝到MWCNTs的表面,并将其引入WPU中,制备了MWCNTs/WPU复合材料。结果表明,改性MWCNTs表面接枝的环氧链段可与WPU大分子中的―COOH或―NH2形成三维网状交联结构,改善了MWCNTs在WPU基体中的分散性,提高了复合材料的机械性能、热稳定性、耐水性和导电率。与原始MWCNTs复合材料相比,添加1.5 wt%的改性MWCNTs后,复合材料的拉伸强度提高了约108.1%,初始热分解温度提高了11.0℃,导电率提高了约6个数量级。4、对MWCNTs进行氧化处理,再与EG、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和二羟甲基丙酸（DMPA）反应,制备了含氨基甲酸酯基的改性MWCNTs,通过溶液混合法和WPU制备了MWCNTs/WPU复合材料,研究了MWCNTs的化学改性对WPU复合材料膜综合性能的影响。结果表明,接枝含氨基甲酸酯基的亲水链段后,MWCNTs能够均匀地分散于WPU中,和WPU基体的相容性及界面结合力增强,复合材料的力学性能、耐热性能、耐水性能和导电性能显著提高。添加1.5 wt%的改性MWCNTs后,其复合材料的拉伸强度比原始MWCNTs复合材料提高了52.2%,初始热分解温度提高了2.8℃,导电率提高了约4个数量级。
Abstract
tan na mi guan （CNTs）ju you yi wei na mi jie gou ,li xue 、re xue 、dian xue deng xing neng you yi ,shi zhi bei na mi fu ge cai liao de li xiang zeng jiang tian liao 。shui xing ju an zhi （WPU）zuo wei yi chong huan bao xing gao fen zi ju ge wu ,mo du ,mo wu ran ,yi zhu cang ,cheng mo xing neng hao ,shi zhi bei na mi fu ge cai liao de chong yao ji ti zhi yi 。CNTs/WPUfu ge cai liao jian ju er zhe de you dian ,zai dian ci gan rao bing bi 、gong neng tu liao 、dian zi tong xin 、hang kong hang tian 、sheng wu yi yao deng ling yu you zhao qian zai de ying yong jia zhi 。ran er ,you yu CNTszi shen de jie gou te xing ,hen nan jun yun fen san yu WPUji ti zhong ,jia zhi ji biao mian cheng hua xue duo xing ,yu ji ti zhi jian de jie mian xiang hu zuo yong ruo ,dao zhi ji zeng jiang xiao guo bu jia ,bu neng de dao xing neng li xiang de fu ge cai liao 。wei le ke fu zhe xie wen ti ,ben lun wen gen ju CNTsyu WPUji ti de jie mian jie gou ,dui CNTsbiao mian jin hang hua xue gai xing ,bing tong guo rong ye gong hun fa yu WPUzhi bei fu ge cai liao ,zai ci ji chu shang yan jiu hua xue gai xing dui CNTszai WPUji ti zhong de fen san xing neng yi ji er zhe jie mian xiang hu zuo yong de ying xiang ,bing dui fu ge cai liao de “gou -xiao guan ji ”zuo shen ru yan jiu 。zhu yao nei rong ru xia :1、dui yuan shi duo bi tan na mi guan （MWCNTs）jin hang suo ji hua he xian lv hua ,zai fen bie he yi er chun （EG）、bing san chun （GL）he er qiang jia ji bing suan （DMPA）jin hang zhi hua fan ying ,zhi bei le san chong qin shui xing MWCNTs,bing tong guo rong ye gong hun fa zhi bei le MWCNTs/WPUfu ge cai liao 。jie guo biao ming ,gai xing MWCNTsde jie zhi lv gao yu 19.8%,zai shui he WPUru ye zhong fen san xing de dao xian zhe gai shan ,yu WPUji ti zhi jian de jie mian jie ge li di gao 。jie zhi lv yue gao ,MWCNTsde shui rong xing yue hao ,fu ge ru ye de ping jun li jing yue xiao ,fu ge cai liao de li xue xing neng yue hao ,dao dian lv yue gao 。1.5 wt%de MWCNTs-EG、MWCNTs-GLhe MWCNTs-DMPAfu ge cai liao bi yuan shi MWCNTsfu ge cai liao de la shen jiang du fen bie di gao le 20.9%、26.4%he 30.1%,dao dian lv di gao le 3ge shu liang ji yi shang 。2、dui yuan shi MWCNTsjin hang suo ji hua he xian an hua ,zai fen bie yu bing xi suan qiang yi zhi （HEA）、bing xi xian ma lin （ACMO）he bing xi xian an （AM）jin hang Michaeljia cheng fan ying ,zhi bei le san chong qin shui xing MWCNTs,bing yu WPUhun ge zhi bei le MWCNTs/WPUfu ge cai liao 。jie guo biao ming ,gai xing MWCNTsneng jun yun de fen san yu shui zhong ,jie zhi lian duan zhong de ―NH、―NH2huo ―OHneng gou yu WPUfen zi lian zhong de ―NH2he C=Ozhi jian xing cheng qing jian zuo yong ,shi de ji zai WPUji ti zhong de fen san xing he jie mian jie ge li zeng jiang ,fu ge cai liao de ji xie xing neng he dao dian lv xian zhe di gao 。yu yuan shi MWCNTsxiang bi ,tian jia 1.5 wt%de MWCNTs-HEA、MWCNTs-ACMOhe MWCNTs-AMhou ,fu ge cai liao de la shen jiang du fen bie di gao le yao 20.3%、22.5%he 30.1%,dao dian lv di gao le 3ge shu liang ji yi shang 。3、dui yuan shi MWCNTsjin hang suo ji hua ,ran hou yu huan yang shu zhi jin hang huan yang kai huan fan ying ,jiang huan yang lian duan jie zhi dao MWCNTsde biao mian ,bing jiang ji yin ru WPUzhong ,zhi bei le MWCNTs/WPUfu ge cai liao 。jie guo biao ming ,gai xing MWCNTsbiao mian jie zhi de huan yang lian duan ke yu WPUda fen zi zhong de ―COOHhuo ―NH2xing cheng san wei wang zhuang jiao lian jie gou ,gai shan le MWCNTszai WPUji ti zhong de fen san xing ,di gao le fu ge cai liao de ji xie xing neng 、re wen ding xing 、nai shui xing he dao dian lv 。yu yuan shi MWCNTsfu ge cai liao xiang bi ,tian jia 1.5 wt%de gai xing MWCNTshou ,fu ge cai liao de la shen jiang du di gao le yao 108.1%,chu shi re fen jie wen du di gao le 11.0℃,dao dian lv di gao le yao 6ge shu liang ji 。4、dui MWCNTsjin hang yang hua chu li ,zai yu EG、yi fo er tong er yi qing suan zhi （IPDI）he er qiang jia ji bing suan （DMPA）fan ying ,zhi bei le han an ji jia suan zhi ji de gai xing MWCNTs,tong guo rong ye hun ge fa he WPUzhi bei le MWCNTs/WPUfu ge cai liao ,yan jiu le MWCNTsde hua xue gai xing dui WPUfu ge cai liao mo zeng ge xing neng de ying xiang 。jie guo biao ming ,jie zhi han an ji jia suan zhi ji de qin shui lian duan hou ,MWCNTsneng gou jun yun de fen san yu WPUzhong ,he WPUji ti de xiang rong xing ji jie mian jie ge li zeng jiang ,fu ge cai liao de li xue xing neng 、nai re xing neng 、nai shui xing neng he dao dian xing neng xian zhe di gao 。tian jia 1.5 wt%de gai xing MWCNTshou ,ji fu ge cai liao de la shen jiang du bi yuan shi MWCNTsfu ge cai liao di gao le 52.2%,chu shi re fen jie wen du di gao le 2.8℃,dao dian lv di gao le yao 4ge shu liang ji 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自太原理工大学的王少辉，发表于刊物太原理工大学2019-07-26论文，是一篇关于碳纳米管论文,化学改性论文,水性聚氨酯论文,复合材料论文,综合性能论文,太原理工大学2019-07-26论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自太原理工大学2019-07-26论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：碳纳米管论文; 化学改性论文; 水性聚氨酯论文; 复合材料论文; 综合性能论文; 太原理工大学2019-07-26论文;