多壁碳纳米管/聚苯乙烯一聚氯乙烯复合材料导电特性

文章主要综述了碳纳米管/聚氯乙烯复合材料的制备,并对此类复合材料的应用前景进行展望。

采用超声波辅助溶液共混的方式制备聚乙烯醇/多壁碳纳米管(pva/mwnt)复合材料,采用红外光谱分析(ftir)、差示扫描量热分析(dsc)、扫描电镜(sem)对复合材料的结构及微观形态进行了表征,对复合材料的物理机械性能及导电性能进行了测试。结果表明:pva与mwnt之间在共混膜中有一定的相互作用,采用溶液混合并用超声辅助分散的方法可使mwnt在pva基体中分散良好,在mwnt含量较低的情况下就可以获得导电性能及物理机械性能良好的复合材料。

conductivepropertiesofmultiwalledcarbonnanotubes(mwnts)filledhigh-densitypolyethylene(hdpe)compositespreparedbymeltblendingwerestudied.theresultsshowedthatasthemwntsconcentsreachto3%(massfraction),theelectricalconductivityofthecompositeschangesfrominsulatortosemiconductor,possessingresistivtiyof1010ω·cm.whileasthemwntsconcentsreachto5%,thecompositesbecomeagoodconductor.theresistivity-temperaturecharacteristicofthecompositesexhibitsthatwiththeincreasingofthetemperature,theresistivityofthecompositesfirstdecreases,whileincreasesabruptlywhenthetemperatureapproachesmeltingpoint(t_m)ofthematrix,indicatinganexistenceofthenegativetemperaturecoefficient(ntc)-positivetemperaturecoefficient(ptc)effect.itshouldbenotedthatthisphenomenoncannotbefoundinpolymer-basedcompositesfilledwithotherconductiveparticles,suchascarbonblack,graphite,carbonfiber.

采用超声波分散溶液混合法,制备出导电性能优良的多壁碳纳米管(mwnts)/高密度聚乙烯(hdpe)导电复合材料。研究了不同含量及长径比的mwnts对hdpe导电性能的影响。结果表明:mwnts可以显著提高复合材料的导电性,其体积电阻率由1017ω.m降至107ω.m;长径比较小的mwnts分散性较好,并能显著提高材料的ptc(正温度系数效应)强度,当w(mwnts-60100)=7%(相对于材料总质量而言)时,材料的ptc强度达到2.8。采用差示扫描量热(dsc)法分析了复合材料的结晶行为,证明mwnts可以成为hdpe的成核剂,并能提高hdpe的成核速率,使晶粒尺寸分布变窄。

对多壁碳纳米管/高密度聚乙烯(mwnts/hdpe)复合材料的导电性和动态流变行为进行了研究.发现复合材料的复数粘度η*随mwnts含量φ的增大而增大.当φ>3wt%时,η*发生突变,在低ω区域表现为非牛顿流体行为,出现强烈的剪切变稀现象.将其称为流变渗流现象,对应的填料含量即渗流阈值φc.在动态储能模量(g′)、损耗模量(g″)与频率(ω)关系曲线上,随φ增加出现“第二平台”,第二平台的出现表明mwnts与mwnts之间、mwnts与聚合物之间存在相互缠结形成网络的结构.同时发现,在tanδ~ω曲线上的低ω区出现凹谷.认为这是由于mwnts长链结构在低ω时伸长/收缩,mwnts与mwnts相互接触形成了次级网络造成的.经过不同时间热处理后的ω扫描以及动态间扫描的结果证实了这种结构的存在.研究结果表明复合材料的流变渗流阈值与电渗流阈值相一致(均在3%~5%之间),动态流变行为与导电性存在一定的相关性.

基于cds良好的光学性质和单壁碳纳米管(swcnt)优异的电子学性质,制备了纳米cds/swcnt复合材料和纳米cds/聚乙烯亚胺(pei)功能化swcnt复合材料,并利用日光灯光源模拟太阳光研究了它们的光电性质.结果表明,纳米cds/swcnt复合材料呈现显著的负光电导现象,而纳米cds/pei-swcnt复合材料呈现强烈的正光电导现象.用电子转移理论对这一结果进行了解释.两样品在大角度弯折的情况下,光电性质均基本没有变化.因此,纳米cds/碳纳米管复合材料在光电领域,尤其是新兴的柔性光电子学领域有着良好的应用前景.

通过水热合成方法制备了钒酸铋(bivo_4)和多壁碳纳米管/钒酸铋(mwcnts/bivo_4)复合材料,用xrd、sem-edx、drs等技术对所制备的材料进行了表征。研究了在可见光照射下材料降解亚甲基蓝溶液(mb)的光催化性能。当掺杂mwcnts后,增强了样品对可见光的吸收能力,减小了催化剂的带隙宽度,有利于提高bivo4复合材料在可见光下的光催化活性。在可见光照射下降解亚甲基蓝溶液的光催化实验表明,质量含量为10%mwcnts/bivo_4样品的光催化活性最高,可见光照射3h对亚甲基蓝溶液的降解率达91.8%,与纯bivo_4相比,其光降解率约提高了近1倍。

采用熔融混炼的方法制备聚丙烯/多壁碳纳米管复合材料(pp/mwnts)。研究了复合材料的表面电阻率与mwnts含量的关系,结果发现:随着mwnts含量的不断增加,复合材料的电阻率呈不断下降趋势,并发现mwnts含量为3%时为复合材料的导电阈值。又通过对试样作透射电镜观察研究,从微观角度分析了复合材料电性能变化的原因。

引言聚烯烃是国民生活和现代国防不可或缺的基础原材料,但与abs、pc等工程塑料相比,其刚性不足,低温脆性也较明显,因此很难作为结构材料使用。纳米技术的出现为聚烯烃材料性能的提高提供了广阔的空间[1],其中,纳米复合材料中存在纳米尺寸效应、超大的比表面积以及很强的界面相互作用,具有比强度高、可设计性强、抗疲劳性好等优点,因此,纳米复合聚乙烯中含少量纳米材料便能极大增强材料本身的性能,同时聚合物中纳米材料的低含量也大大减少了无机载体在聚合物中的灰分,有利于聚合物材料高性能的保持,这引起了研究工作者的广泛关注。

研究了采用碳纤维(cf)和碳纳米管(cnts)增强聚苯硫醚(pps)的力学性能和导电性能。实验分别采用cf和cnts为添加剂,通过球磨混合后在平板硫化机上进行模压成型,制备出cf/pps、cnts/pps和cnts/cfpps/复合材料。采用万能试验机测试复合材料的拉伸性能;采用数字式四探针测试仪测试材料的电导率。实验研究了cf和cnts含量对其复合材料的导电性能和力学性能的影响,并进一步研究同时添加cf和cnts对复合材料增强作用。通过分析复合材料的导电性能和力学性能,分别得出cf含量为20%、cnts含量为15%时复合材料的力学性能和导电性能较理想。采用cf和cnts同时增强pps时,当cf添加16%、cnts添加4%时,cnts/cf/pps复合材料性能较好。此外,对cf和cnts增强机制进行初步讨论。

日本产业技术综合研究所等研究单位用单层碳纳米管（筒状碳原子）与铜复合，制得密度小于铜、金的复合物。制取工艺：基板上的单层碳纳米管在含铜离子的有机溶液中慢慢通过，再在与铜亲和力强的水溶液中电镀，这种复合材料每cm2可通入6亿安培电流，电流容量为金和铜的100倍。

日本大阪大学与北海道大学共同研制成功碳纳米管（cnt）均匀分散的纯海棉钛复合材料，在该材料中添加了0．35％（质量）的cnt，从而制得了抗拉强度高达930mpa的复合材料。首先将cnt置入含有界面活性剂的水溶液中，采取超声波振动搅拌并使cnt分散。海棉钛粉经过这种水溶液浸渍后取出，经热处理除去水分和界面活性剂后制成烧结体并挤压成材。

采用超声波辅助溶液共混的方式制备多壁碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料,采用扫描电镜及广角x衍射仪对复合材料的微观相态结构进行了分析,对复合材料的物理机械性能及导电性能进行了测试。结果表明:采用溶液混合并用超声辅助分散的方法可使纳米多壁碳纳米管在pmma基体中分散良好,在碳纳米管含量较低的情况下就可以获得导电性能及物理机械性能良好的复合材料。

废聚苯乙烯-过氯乙烯涂料由废聚苯乙烯泡沫塑料与过氯乙烯树脂及助剂、混合溶剂共混所制成。实验、测试证实,它是一种成本较低、主要性能指标可满足要求的墙地面涂料,也是回收利用废聚苯乙烯塑料的好途径之一。

专利申请号:cn200710010912.7,公开号:cn101105071,申请日:2007.04.06,公开日:2008.01.16,申请人:刘成金。本发明公开了一种聚苯乙烯复合装饰板,它由装饰板和聚苯乙烯板复合构成,装饰板外侧有漆面,内侧与聚苯乙烯板粘接,装饰板四边有弯折的安装边框,边框上有螺栓孔,各螺栓孔上配备有固定螺栓。该复合装饰板既具备保温隔热

碳纳米管从物理和化学方面都具有独特性，它的应用范围广泛，从汽车防护零件到修饰电机，从氢气的储存到微波吸收等等，都得到了广泛的应用。所以碳纳米管的发现是材料学，工程制备的一个优秀成果。本文从碳纳米管的发现，到对它的简介，特性的应用以及目前存在的一些亟需解决的问题进行了阐述。并提出了对它未来发展的建议和展望。

以氯金酸为前驱体,十二烷基硫醇和硼氢化钠分别作为稳定剂和还原剂,采用相转移法制备了单分散的金纳米粒子.将金纳米粒子通过乳液聚合的方法制备了纳米金/聚苯乙烯复合粒子.通过紫外-可见吸收光谱(uv-vis)研究了纳米金和纳米金/聚苯乙烯复合粒子的光吸收特性,使用傅立叶变换红外光谱(ft-ir)、x射线衍射(xrd)、透射电子显微镜(tem)和动态光散射(dls)对产物的组成、晶体结构、形貌、以及粒径进行了表征.结果表明,复合粒子为粒径分布较窄的球形,其中的金纳米粒子为面心立方结构.热失重分析(tga)说明制备的纳米金/聚苯乙烯复合粒子具有很好的热稳定性.

聚苯乙烯复合装饰板

以酸化碳纳米管(cnts)强化聚氨酯泡沫(puf),通过原位聚合法制备碳纳米管/聚氨酯复合材料(cpuf)。借助红外光谱(ft-ir)、扫描电镜(sem)、热失重分析(tga)和力学性能测试等方法研究和表征了cpuf复合材料的性能和结构。研究了用cpuf复合材料对人工模拟废水中硝基苯(nb)的吸附性能、影响因素及其再生后吸附效果。结果表明,cpuf复合材料对硝基苯具有较强的吸附能力,在ph=5.4、投加量为2g/l、接触时间24h的条件下,升高温度会降低cpuf复合材料的饱和吸附量,但会提高初始吸附速率,等温吸附过程符合langmuir方程,属于单分子吸附。饱和后的复合材料可采用简单热再生,再生后对nb的吸附能力没有明显下降。

使用多次超声离心分散法将单壁碳纳米管(swnts)溶入聚(3-辛基)噻吩(p3oth)溶液中制得p3oth/swnts复合液(溶剂为四氢呋喃)。研究了该复合液在不同功率及调制频率控制光(532nm)作用下的全光开关特性。实验发现,在7mw、258hz的控制光调制下,该复合液较p3oth单体溶液的全光开关调制深度提高了2倍;控制光功率为7mw时,复合液样品在25hz的控制频率下调制深度可达84%。在此基础上增加控制频率到432.5hz,该样品的开关响应时间达到1ms,并且可维持40%以上的调制深度;在140hz时,将控制光功率降低,该复合液样品的调制深度增大,当控制光功率降低到3.6mw时,达到最大值62%。结果表明样品具有良好的全光开关特性,具有潜在的研究及应用价值。

聚苯乙烯是一种通用塑料。这种塑料成型简易,透明性优良,成本较低,用途广泛,但其结晶性小,耐候性和耐热性差,易受酮、酯和芳烃溶剂的侵蚀。它的耐冲击性、韧性、耐划伤性及耐磨性等机械性能也不足。聚苯乙烯可以用丁二烯等改性,使其具有冲击强度,或用二乙烯基苯交联,以提高它对涂料的附着力。使用丙烯酸、醇酸、环氧、聚氨酯、有机硅和酚醛树脂涂料等,能使聚苯乙烯表面改性,形成交联的树脂层,而提高聚苯乙烯制品的冲击强度、耐磨性和耐伤性等机械性

为改善二氧化硅(sio2)纳米粒子与聚合物基体间的亲和性,使sio2表面功能化,将硅烷偶联剂kh-570引入c=c基团,采用乳液聚合方法在纳米sio2粒子表面接枝苯乙烯(st)单体,实现了纳米二氧化硅表面的聚苯乙烯(ps)高分子包覆改性,制备了具有核/壳结构的sio2-ps复合纳米粒子,产物的单体转化率和接枝效率在80%以上.研究了二氧化硅含量和偶联剂用量对聚合反应的单体转化率和接枝效率的影响,探讨了偶联剂的作用机理,利用ft-ir、tem、tg对sio2-ps复合粒子的表面结构进行了表征.结果表明,复合粒子具有明显的核壳结构,壳层厚度在20nm左右,乳液聚合过程可有效使二氧化硅的团聚体剥离呈纳米级颗粒.