摘要:
納米管復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能采用超聲輻照原位乳液聚合方法制備了聚苯乙烯(PS)包覆多壁碳納米管(MWNTs)復(fù)合材料.用TEM, FTIR, UV, XPS, GPC 和TGA 研究了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能.結(jié)果表明, MWNTs 對(duì)苯乙烯聚合過(guò)程具有抑制作用, 聚苯乙烯包覆MWNTs, 兩者之間有較強(qiáng)的相互作用, 使復(fù)合材料的熱性能得到改善, 起始分解溫度從388 ℃提高到422 ℃.
碳納米管(Carbon Nanotubes, CNTs)是一種性能優(yōu)異的新材料[1] , 是物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一[2] .聚合物/CNTs 復(fù)合材料具有CNTs 優(yōu)異的機(jī)械、光、熱及電性能和聚合物易加工成型的特點(diǎn)[ 3 ~7] , 但CNTs 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定, 改性困難, 與聚合物界面粘結(jié)強(qiáng)度差, 管徑小, 表面能大,易團(tuán)聚, 導(dǎo)致復(fù)合材料性能變差, 影響其應(yīng)用, 需要開(kāi)發(fā)新技術(shù)制備性能優(yōu)良的聚合物/CNTs 復(fù)合材料.超聲波是一種高頻的機(jī)械振動(dòng)波(約2 ×104 ~107 Hz), 其聲空化作用能在極短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生局部高溫(約5000 ℃)和高壓(約108 Pa), 為反應(yīng)提供常規(guī)條件下無(wú)法達(dá)到的極端環(huán)境和能量, 已成功用于超聲輻照乳液聚合[8,9] 和超聲輻照乳液聚合包覆無(wú)機(jī)納米粒子[10,11] , 并在無(wú)引發(fā)劑及較低溫度下進(jìn)行較快的聚合.本文將超聲波引入聚苯乙烯(PS) /CNTs 復(fù)合材料的制備過(guò)程, 在無(wú)外加引發(fā)劑的條件下實(shí)現(xiàn)了苯乙烯(St)單體在CNTs 表面的包覆聚合和CNTs 在復(fù)合乳液中的均勻分散, 為CNTs 的表面改性提供了一種高效、清潔、簡(jiǎn)便的新方法.還研究了所得復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及性能, 考察了CNTs 對(duì)聚合反應(yīng)的影響, 證明原位形成的聚苯乙烯與CNTs 之間存在較強(qiáng)的相互作用.