论文部分内容阅读
碳纳米管因其具优异的导电、导热性能同时兼具出色的物理机械性能,因此成为了理想的填充补强材料。在碳纳米管成为理想填充材料的同时也掀起了研究碳纳米管与橡胶界面热潮,但是关于界面的研究至今没有得出统一定论。一方面为了更全面更科学的研究碳纳米管与天然橡胶界面作用,另一方面探索碳纳米管与天然橡胶作用的影响因素,我们进行了以下四方面研究：1.研究了F9000碳纳米管与天然橡胶之间的相互作用。结果发现,添加5份F9000碳纳米管时结合胶的含量与添加50份炭黑N330的一样,并且结合胶都是由松散结合和紧密结合构成。低场核磁说明在结合胶中橡胶分子链活动受限,而紧密结合胶中的分子链活动受限程度高于松散结合胶。对于结合胶的SEM表征中也发现在碳纳米管表面包覆有厚度约13nm的橡胶层,经过抽提后该层橡胶厚度减少至8nm。进一步通过红外光谱和Raman光谱的研究显示NR分子与F9000碳管之间存在CH-π相互作用。2.通过HR-TEM、Raman和XPS对F9000碳纳米管进行分析。研究表明F9000碳纳米管含有较多的缺陷结构,碳纳米管壁上存在大量石墨结晶的断层、错层结构。XPS分析表明F9000碳纳米管表面的O1s含量约4%,主要是OH基团。据此提出了F9000与橡胶之间的三种作用机理：(a)NR大分子与碳纳米管壁表面错层、断层缺陷间的拓扑受限作用；(2)NR大分子与碳纳米管表面含氧基团的反应形成化学吸附；(3)NR大分子链在碳纳米管上缠绕。3.研究了碳纳米管的结构参数与界面结合强度(结合胶)之间的关系。结果发现：碳纳米管的ID/IG越高,其与NR形成的结合胶含量越高,即石墨上缺陷越多,界面结合强度越高；NR/MWNTs复合材料的定伸强度与碳纳米管的ID/IG基本成线性关系.4.选取F7000、F9000和GM3三种碳纳米管加入橡胶中,研究了碳纳米管用量与力学、体积电阻率和导热率的关系。在同样填充量时,表面缺陷较多的F7000碳纳米管束对于橡胶增强最好,力学、导电性和导热性性能最好,F9000次之,表面缺陷少的GM3最差。