多壁碳納米管表面硝基苯酚印跡復(fù)合材料的制備與吸附性能

以酸化碳納米管(cnts)強(qiáng)化聚氨酯泡沫(puf),通過(guò)原位聚合法制備碳納米管/聚氨酯復(fù)合材料(cpuf)。借助紅外光譜(ft-ir)、掃描電鏡(sem)、熱失重分析(tga)和力學(xué)性能測(cè)試等方法研究和表征了cpuf復(fù)合材料的性能和結(jié)構(gòu)。研究了用cpuf復(fù)合材料對(duì)人工模擬廢水中硝基苯(nb)的吸附性能、影響因素及其再生后吸附效果。結(jié)果表明,cpuf復(fù)合材料對(duì)硝基苯具有較強(qiáng)的吸附能力,在ph=5.4、投加量為2g/l、接觸時(shí)間24h的條件下,升高溫度會(huì)降低cpuf復(fù)合材料的飽和吸附量,但會(huì)提高初始吸附速率,等溫吸附過(guò)程符合langmuir方程,屬于單分子吸附。飽和后的復(fù)合材料可采用簡(jiǎn)單熱再生,再生后對(duì)nb的吸附能力沒(méi)有明顯下降。

報(bào)道了在多壁碳納米管(mwnts)表面修飾聚丙烯酸(分子量為500~1000)作為親水層,改善納米管在水溶液中的溶解性,減少碳管自身團(tuán)聚,順利實(shí)現(xiàn)碳納米管表面化學(xué)鍍銅。同時(shí)也考察了溫度、時(shí)間、攪拌速度等因素對(duì)鍍層的影響,確定中性條件在碳納米管表面鍍銅的最佳條件。

將酸化處理以后的碳納米管(cnts)與高密度聚乙烯(hdpe)復(fù)合,采用機(jī)械共混法制備了定向cnts/hdpe復(fù)合材料,并對(duì)其力學(xué)性能、相態(tài)結(jié)構(gòu)、流變性能及熱性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:cnts的加入,提高了復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度和拉伸模量,但同時(shí)卻降低了材料的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率;cnts在hdpe基體中有了較好的分散性和相容性;cnts的加入對(duì)復(fù)合材料流變性能產(chǎn)生了較大的影響,加入少量的cnts可以使復(fù)合材料體系的表觀粘度降低,有利于hdpe加工性能的改善;cnts加入后,hdpe的熔融溫度和結(jié)晶熔融焓均有所下降。

碳納米管是一種一材多能和一材多用的功能材料和結(jié)構(gòu)材料,尼龍/碳納米管復(fù)合材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、超強(qiáng)的力學(xué)性能和良好的導(dǎo)熱性,可望用于汽車(chē)、飛行器制造、電子機(jī)械等領(lǐng)域。對(duì)尼龍/碳納米管復(fù)合材料的制備方法、主要性能和應(yīng)用進(jìn)行綜述。

采用原子轉(zhuǎn)移自由基(atrp)活性聚合方法在多壁碳納米管(mwnt)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(pba),并以此對(duì)聚丙烯(pp)進(jìn)行改性。紅外光譜(ft-ir)及透射電子顯微鏡(tem)測(cè)試結(jié)果表明,采用atrp法成功地將pba接枝到多壁碳納米管(mwnt)表面。對(duì)pp/mwnt復(fù)合材料電性能研究表明,mwnt-pba的添加比mwnt-cooh更能降低復(fù)合材料的電阻率。mwnt-pba的加入可使pp從絕緣材料轉(zhuǎn)變?yōu)榭轨o電材料。mwnt-pba和mwnt-cooh加入pp都能提高材料的電性能,而mwnt-pba比mwnt-cooh的作用更加明顯。

采用熔融混煉的方法制備聚丙烯/多壁碳納米管復(fù)合材料(pp/mwnts)。研究了復(fù)合材料的表面電阻率與mwnts含量的關(guān)系,結(jié)果發(fā)現(xiàn):隨著mwnts含量的不斷增加,復(fù)合材料的電阻率呈不斷下降趨勢(shì),并發(fā)現(xiàn)mwnts含量為3%時(shí)為復(fù)合材料的導(dǎo)電閾值。又通過(guò)對(duì)試樣作透射電鏡觀察研究,從微觀角度分析了復(fù)合材料電性能變化的原因。

本文在羧基化碳納米管和上制備了納米銀粒子,通過(guò)透射電子顯微鏡(tem)、抑菌圈實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法對(duì)改性碳納米管及制得的碳納米管/納米銀復(fù)合材料進(jìn)行了分析表征。并通過(guò)抑菌圈實(shí)驗(yàn)考察了復(fù)合材料在的抑菌性能。通過(guò)抑菌圈實(shí)驗(yàn)可以看出碳納米管/納米銀復(fù)合材料有明顯的殺菌功效。碳納米管載銀復(fù)合材料具有很高的穩(wěn)定性和良好的抑菌性,如果將其加到涂料中,會(huì)在海洋防污領(lǐng)域得到很大應(yīng)用。

綜述了近年來(lái)聚苯乙烯/多壁碳納米管復(fù)合材料的阻燃研究進(jìn)展,詳細(xì)介紹了其熱解性能(包括熱解溫度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)以及燃燒性能(包括熱釋放速率、質(zhì)量損失速率和成炭性),并對(duì)相關(guān)機(jī)理進(jìn)行了深入的探討,分析了多壁碳納米管含量、長(zhǎng)徑比、雜質(zhì)及表面改性處理對(duì)相應(yīng)復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性及阻燃性能的影響。

首先采用顆粒復(fù)合法(pcs,particlecompositesystem)對(duì)cu-碳納米管(cnt)粉末進(jìn)行表面改性處理,得到cnt鑲嵌或包覆于較軟微米cu顆粒表面的復(fù)合粉,其形貌近似球形,然后將復(fù)合粉通過(guò)sps燒結(jié)工藝制備成cu-2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))cnt復(fù)合材料。通過(guò)硬度測(cè)試、密度測(cè)試、sem形貌觀察和能譜分析,研究了pcs處理時(shí)間對(duì)cu-2%cnt復(fù)合材料的組織和性能的影響并與普通混粉后的復(fù)合材料做了比較。結(jié)果表明,隨著pcs處理時(shí)間的延長(zhǎng),復(fù)合粉末粒徑不斷減小,在40min以后,隨時(shí)間的延長(zhǎng),粒徑基本保持不變。與純cu相比,經(jīng)pcs處理后制備的cu-2%cnt復(fù)合材料硬度有26%~34%的提高,與普通混粉24h相比提高了20%~26%;cnt在銅基體中呈連通的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),復(fù)合材料的致密度達(dá)97%以上。

通過(guò)水熱合成方法制備了釩酸鉍(bivo_4)和多壁碳納米管/釩酸鉍(mwcnts/bivo_4)復(fù)合材料,用xrd、sem-edx、drs等技術(shù)對(duì)所制備的材料進(jìn)行了表征。研究了在可見(jiàn)光照射下材料降解亞甲基藍(lán)溶液(mb)的光催化性能。當(dāng)摻雜mwcnts后,增強(qiáng)了樣品對(duì)可見(jiàn)光的吸收能力,減小了催化劑的帶隙寬度,有利于提高bivo4復(fù)合材料在可見(jiàn)光下的光催化活性。在可見(jiàn)光照射下降解亞甲基藍(lán)溶液的光催化實(shí)驗(yàn)表明,質(zhì)量含量為10%mwcnts/bivo_4樣品的光催化活性最高,可見(jiàn)光照射3h對(duì)亞甲基藍(lán)溶液的降解率達(dá)91.8%,與純bivo_4相比,其光降解率約提高了近1倍。

日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所等研究單位用單層碳納米管（筒狀碳原子）與銅復(fù)合，制得密度小于銅、金的復(fù)合物。制取工藝：基板上的單層碳納米管在含銅離子的有機(jī)溶液中慢慢通過(guò)，再在與銅親和力強(qiáng)的水溶液中電鍍，這種復(fù)合材料每cm2可通入6億安培電流，電流容量為金和銅的100倍。

采用超聲波輔助溶液共混的方式制備聚乙烯醇/多壁碳納米管(pva/mwnt)復(fù)合材料,采用紅外光譜分析(ftir)、差示掃描量熱分析(dsc)、掃描電鏡(sem)對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及微觀形態(tài)進(jìn)行了表征,對(duì)復(fù)合材料的物理機(jī)械性能及導(dǎo)電性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明:pva與mwnt之間在共混膜中有一定的相互作用,采用溶液混合并用超聲輔助分散的方法可使mwnt在pva基體中分散良好,在mwnt含量較低的情況下就可以獲得導(dǎo)電性能及物理機(jī)械性能良好的復(fù)合材料。

以多壁碳納米管為填料,氟碳樹(shù)脂為成膜物質(zhì),采用機(jī)械共混法制備了一種具有自清潔性能的耐腐蝕涂料,利用電化學(xué)阻抗譜法測(cè)定了碳納米管的臨界濃度,研究了碳納米管的摻量對(duì)涂層自清潔性能、物理性能及耐化學(xué)品性能的影響。

碳納米管從物理和化學(xué)方面都具有獨(dú)特性，它的應(yīng)用范圍廣泛，從汽車(chē)防護(hù)零件到修飾電機(jī)，從氫氣的儲(chǔ)存到微波吸收等等，都得到了廣泛的應(yīng)用。所以碳納米管的發(fā)現(xiàn)是材料學(xué)，工程制備的一個(gè)優(yōu)秀成果。本文從碳納米管的發(fā)現(xiàn)，到對(duì)它的簡(jiǎn)介，特性的應(yīng)用以及目前存在的一些亟需解決的問(wèn)題進(jìn)行了闡述。并提出了對(duì)它未來(lái)發(fā)展的建議和展望。

采用原子轉(zhuǎn)移自由基(atrp)活性聚合方法在多壁碳納米管(mwnt)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(pba),并以此對(duì)聚丙烯(pp)進(jìn)行改性。紅外光譜(ft-ir)及透射電子顯微鏡(tem)測(cè)試結(jié)果表明,采用atrp法成功地將pba接枝到多壁碳納米管(mwnt)表面。采用熔融共混法制備了pp/mwnt復(fù)合材料,對(duì)其力學(xué)性能和耐熱性能進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,接枝聚合物的碳納米管提高了復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度,提高了pp的耐熱性。mwnt-pba和mwnt-cooh加入pp都能提高材料的性能,而mwnt-pba比mwnt-cooh的作用更加明顯。

用聚四氟乙烯對(duì)碳納米管(cnts)進(jìn)行氟化改性,制備了氟化碳納米管(f-cnts),并采用超聲分散法和模具澆注法制備了環(huán)氧樹(shù)脂(ep)/f-cnts復(fù)合材料。采用紅外光譜、x射線衍射對(duì)f-cnts進(jìn)行了表征,并利用透射電子顯微鏡觀察了f-cnts在丙酮中的分散情況。研究了不同含量的f-cnts對(duì)ep/f-cnts復(fù)合材料的沖擊性能、彎曲性能的影響。結(jié)果表明,在cnts表面生成了c—f鍵,成功地制備了f-cnts,使cnts之間的纏結(jié)團(tuán)聚現(xiàn)象得到明顯改善,提高了cnts在有機(jī)溶劑中的分散性;當(dāng)f-cnts含量為1.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)時(shí),材料的沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度最高,分別為25.90kj/m2、128.3mpa。

碳納米管_聚酰亞胺功能復(fù)合材料的制備與性能研究

介紹了目前制備碳納米管復(fù)合材料的主要方法,綜述了原位復(fù)合法在制備碳納米管復(fù)合材料中的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有碳納米管復(fù)合材料原位復(fù)合技術(shù)的工藝方法、工藝特點(diǎn)、材料性能以及目前應(yīng)用現(xiàn)狀等幾方面的討論,展示了該制備方法在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。

采用液相氧化還原法制備mno2/mwnts復(fù)合材料,通過(guò)sem(掃描電子顯微鏡)觀察mno2在mwnts表面的負(fù)載情況,xrd(x射線衍射儀)顯示mno2是以無(wú)定形態(tài)排列在mwnts表面。吸附過(guò)程的前10分鐘達(dá)到平衡吸附量的70%,80min達(dá)到吸附平衡,溫度升高有益于吸附,ph值對(duì)吸附影響很大,吸附量隨著ph值的上升而增加,對(duì)pb2+脫除率甚至達(dá)到了95.31%。

將二硫代酯化合物作為raft(可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng))試劑,采用raft活性聚合方法在碳納米管表面接枝丙烯酸丁酯和馬來(lái)酸酐的共聚物,并制備了pc/碳納米管復(fù)合材料。利用ft-ir、tem表征接枝后的碳納米管,考察了碳納米管用量對(duì)pc/碳納米管復(fù)合材料的力學(xué)性能的影響,觀察了pc/碳納米管復(fù)合材料沖擊斷面形貌。結(jié)果表明,碳納米管表面接枝上了一層聚合物,pc/碳納米管復(fù)合材料的力學(xué)性能得到了改善。

對(duì)碳納米管進(jìn)行表面改性,改變納米碳管表面性質(zhì)。采用溶液共混法制備了多壁碳納米管/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料,采用掃描電鏡(sem)、透射電鏡(tem)觀察了復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu),測(cè)試了復(fù)合材料的物理機(jī)械性能及導(dǎo)電性能。結(jié)果表明:采用溶液共混并用超聲波分散的方法使多壁碳納米管(mwnts)分散在pmma基體中,隨著mwnts含量的增加,復(fù)合材料的電導(dǎo)率呈先上升后持平的趨勢(shì)。并發(fā)現(xiàn)mwnts質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí),其拉伸強(qiáng)度為84mpa;mwnts質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí),其沖擊強(qiáng)度為24.19kj/m2。

采用柔和混合法制備納米粒子良好分散的尼龍-6/多壁碳納米管(pa6/mwnts)復(fù)合材料,采用差示掃描量熱儀(dsc)和廣角x射線衍射法(xrd)研究了mwnts對(duì)pa6基體結(jié)晶熔融行為的影響。dsc結(jié)果表明,mwnts的加入大幅度地提高了pa6的結(jié)晶溫度(最高提高約20℃),基體的結(jié)晶度也有所提高,說(shuō)明良好分散的mwnts在pa6結(jié)晶過(guò)程中呈現(xiàn)明顯的異相成核作用;xrd結(jié)果證實(shí),分散良好的mwnt促進(jìn)pa6形成α晶型,抑制γ晶型的形成。同時(shí),mwnt的加入導(dǎo)致復(fù)合材料出現(xiàn)熔融雙峰現(xiàn)象,其形狀隨mwnt含量的變化而改變,雙峰結(jié)構(gòu)可能是由于熔融過(guò)程中伴隨著重結(jié)晶而引起的。