碳纳米管的包覆及其对聚合物复合材料的性能调控

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:leezero666
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包覆型多壁碳纳米管(Coated Multi-Wall Carbon Nanotubes)作为一种一维核壳结构的纳米材料,覆赋予了多壁碳纳米管(MWNTs)新的特性与功能,CMWNTs本身就可以作为新型载体型催化剂、电极材料使用,也可以作为新型的纳米填料改善复合材料的力学、热学、电学等性能,具有很重要的实用价值和研究意义。本文通过改进传统浸渍法与化学镀法制备高性能CMWNTs,制备出了具有高导热性能的氮化硼包覆多壁碳纳米管(BN@MWNT)、具有高介电性能的钛酸钡包覆多壁碳纳米管(BTO@MWNT)和镍包覆多壁碳纳米管(Ni@MWNT)。主要工作如下:1、将十二烷基苯磺酸钠(SDBS)添加到传统的氮化硼浸渍液中,获得了包覆层厚度可控的BN@MWNT,包覆层表面粗糙且厚度大于10nm。粗糙且较厚的BN包覆层使得BN@MWNT有着比MWNTs优异的导热性能。在填充量为20 wt%时,BN@MWNT/PVDF复合材料的导热系数达到了1.359 W/moK。2、研究了不同表面活性剂对MWNTs钛酸钡溶胶凝胶(sol-gel)液的浸渍效果。不加入表面活性剂的情况下钛酸钡sol-gel液在碳管上附着量较小烧结之后只有很少的钛酸钡颗粒附着在MWNTs表面,而将十六烷基三甲基澳化铵(CTAB)添加到浸渍液中,MWNTs浸渍烧结之后得到大量钛酸钡附着在MWNTs表面,将SDBS添加到浸渍液中,得到钛酸钡连续分布在MWNTs表面,这是由于SDBS能与MWNTs形成共轭导致表面能降低,使得MWNTs能够附着大量浸渍液。BTO@MWNT材料具有较高的介电常数,可以作为高性能介电填料使用。3、通过自由基原位聚合制备聚丙烯酸甲酯包覆多壁碳纳米管(PMA@MWNT)在酸性溶液中有较好的分散性,代替化学镀中通常使用的酸化MWNTs。通过施镀时间的控制制备得到镍包覆多壁碳纳米管(Ni@MWNT),可以作为高介电填料使用。
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