论文部分内容阅读
高分子/碳纳米管复合材料因其优越的性能和潜在的巨大应用价值而成为当今研究的热点。然而,由于范德瓦尔斯力的作用碳纳米管极易团聚、难分散,碳纳米管与极性高分子基体之间的界面结合力也较弱:因此,如何实现碳纳米管在高分子基体中的均匀分散以及二者之间优越的界面结合一直是此类材料研究的重点和难点。
本文首次提出在碳纳米管与高分子基体间构建导电高分子聚苯胺界面层这一新思路,碳纳米管与聚苯胺之间的π-π相互作用有利于碳纳米管的分散,聚苯胺与高分子基体之间相似的结构保障了两者之间优越的界面结合。因此,有望通过聚苯胺界面改性同时实现碳纳米管的均匀分散以及碳纳米管与高分子基体间的良好结合。
本论文采用新型制备途径—细乳液聚合方法在碳纳米管表面包覆一层导电高分子聚苯胺,然后将改性后的碳纳米管分别添加到PMMA和尼龙66中,分别采用细乳液聚合和熔融共混法制备出碳纳米管分散性良好的导电复合材料。通过X射线衍射、红外光谱分析、紫外光谱分析、透射电子显微镜、四探针电导率测试仪、综合物性测量系统等对改性碳纳米管和复合材料进行了表征和分析。
研究结果表明碳纳米管和聚苯胺之间存在着π-π相互作用,这种相互作用有利于电荷在碳纳米管和聚苯胺之间传递:电性能测量显示:当碳纳米管与聚苯胺达到一定用量比例时,无论高温还是低温条件,复合材料的导电性能都将由碳纳米管决定,并且改性后碳纳米管的电导率超过了纯碳纳米管;电镜照片证实了聚苯胺的表面改性改善了碳纳米管的分散性。
将碳纳米管/聚苯胺复合粒子二次分散至PMMA或尼龙66中均可获得导电/抗静电复合材料,研究结果显示:碳纳米管在基体中的分散性大大提高;通过改变导电组分的种类和用量,导电复合材料的电导率可在10-4～10-13S/cm范围调控。对复合材料的电性能研究表明,此类复合材料的导电渗流阈值很低,均在1wt％左右,导电机理很好的符合热扰动隧道跃迁模型。