模板法制备聚乙烯咔唑及其复合物纳米管有序阵列

文章阐述了通过溶液混合法制备多壁碳纳米管/聚氯乙烯复合材料,并对其性能进行了红外表征,表明制得的复合材料具有良好的性能。

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。

通过共沉淀法制备了尼龙6(pa6)/碳纳米管(cnts)复合材料,并对复合材料的拉伸强度、分散和界面情况等进行了表征。添加质量分数2%cnts的复合材料拉伸强度提高了25%,继续加大cnts用量,强度有所降低。sem表明cnts在复合材料中分散良好。研究了cnts用混合酸修饰对复合材料性能的影响。raman光谱显示,在复合材料中,cnts各特征谱峰向高波数位移。

介绍了目前制备碳纳米管复合材料的主要方法,综述了原位复合法在制备碳纳米管复合材料中的应用。通过对现有碳纳米管复合材料原位复合技术的工艺方法、工艺特点、材料性能以及目前应用现状等几方面的讨论,展示了该制备方法在实际应用中的优势。

以煤炭直接液化工艺过程的副产物——沥青烯为碳源,中孔硅分子筛sba-15为模板,采用模板炭化法制备了具有规则结构的中孔炭。制备过程包括利用溶剂夹带法将沥青烯填充到模板孔道内,炭化模板孔道内的沥青烯以及脱除模板等步骤。利用扫描电镜、透射电镜、粉末x射线衍射仪对产品的微观形貌和结构进行了分析;测定了材料的抗氧化性能、导电性能以及对n2的吸附特性。结果表明:产品具有对模板结构反转复制的规则结构,其比表面积为562m2/g,孔容为0.566cm3/g,孔尺寸呈单分布,平均孔径为3.57nm;此外,材料具有良好的抗氧化性能,空气环境下300℃处理后样品仍保持规则的孔结构形态;其平均电阻率为0.16ω.cm左右,属半导体材料导电性能范畴。

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.

将柠檬酸还原法和nabh4还原法制备得不同粒径的au纳米粒子采用浸泡和呼吸两种方法引入到纳米管管壁中，制备出了具有热敏性质的pnipam纳米管和au纳米粒子的复合材料。实验发现，采用单纯的浸泡法时，纳米管对au纳米粒子的吸附在很短的时间内达到平衡。在相同的吸附时间内采用呼吸法，纳米管对小粒径的au粒子的吸附量更多一些，而对大粒径的au粒子的吸附量并没有明显增加。说明呼吸作用对吸附粒子的粒径具有一定的选择性。这为制备纳米粒子／聚合物纳米管复合材料提供了一条方便可行的途径。

为了制备晶粒细小、组织均匀的复合材料,提高材料的力学性能,用搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料,并对不同碳纳米管含量的复合材料的微观结构、拉伸性能及断口形貌进行分析。结果表明:碳纳米管添加到铝基体中,搅拌摩擦中心区晶粒细小,碳纳米管与基体之间结合良好,未发现明显的缺陷;碳纳米管对基材有明显的强化作用,铝基复合材料抗拉强度随着碳纳米管含量的增加而提高;碳纳米管体积分数为7%时,抗拉强度达到201mpa,是基材的2.2倍;复合材料在宏观上呈现脆性断裂特征,微观上呈现韧性断裂特征,其断裂机制以cnts/al界面脱粘、基体撕裂和增强体断裂为主。

用球磨法制备了碳纳米管/cu复合材料粉末,采用扫描电镜(sem)对不同工艺制备的复合粉末进行研究。结果表明,采用两步实验,通过调节工艺参数,可以得到恰当长度的碳管,能够实现碳管在铜基体中的有效分散。

在氩气保护下,采用碳纳米管预制块铸造法制备了碳纳米管/az91镁基复合材料。观察和分析了复合材料的微观组织,测试了其室温力学性能,并利用扫描电子显微镜(sem)和能谱分析(sed)对复合材料拉伸断口形貌进行了观察和分析。研究结果表明:该方法能有效地将碳纳米管添加到镁合金熔体中并且均匀分散;随着碳纳米管的加入,复合材料的晶粒组织得到不断的细化,综合力学性能得到明显提高。

将蒙脱土的硅酸盐晶层空间作为微反应场所,用微波加热先将钠基蒙脱土转化为镍基蒙脱土,再引入三乙烯四胺配体,使配体与镍离子在蒙脱土层间原位发生配位反应,制得配合物/蒙脱土纳米复合体.xrd结果表明蒙脱土的层间距在引入三乙烯四胺后明显变大.紫外可见漫反射光谱、热分析和元素分析结果表明三乙烯四胺与ni2+离子在蒙脱土层间形成了配合物.

模板法是合成纳米复合材料的一种非常重要的技术,利用其空间限域作用和结构导向作用可对合成材料的尺寸、形貌、结构和排列等进行有效的调制。主要从生物材料模板、有机化合物模板和无机化合物模板3方面综述了近年来模板法制备纳米材料的研究进展,展示出模板法所具有的广阔应用前景。

自然界中多种天然生物质含有结构复杂的无机纳米材料或有机纳米材料,这些生物纳米材料的几何尺寸高度均一,且具有结构多样性的特点.因此,天然生物质是制备结构复杂且粒径呈单分散分布的纳米材料的理想模板.近年来,生物模板法已成为纳米材料合成领域的研究热点.通过大量实例较详尽地综述了以纤维素、壳聚糖、蛋白质和微生物为模板制备纳米材料的研究,对所涉及的机理进行了阐述,并讨论了这些纳米材料在催化、能源和检测等方面的应用.最后,对生物模板法制备纳米材料的发展前景进行了展望.

生物模板法制备纳米材料

以钛铁矿为原料,通过等离子体化学气相沉积,生长纳米碳管.再通过微波加热强制碳化得到碳化钛-纳米碳管(tic-cnts)复合粉体.研究纳米碳管的生长工艺和微波碳化处理工艺,得出合理的制备工艺条件:纳米碳管的制备条件为微波功率600w,腔体气压5.5kpa,甲烷流量3.3ml·min-1,氢气流量55ml·min-1,生长时间40min.碳化条件:微波功率700w,处理时间10min.

以聚乙烯为基体；分别与木片、木质纤维、木质纤维粉制备了聚乙烯基木塑复合材料；分别利用液体石蜡、甲基丙烯酸甲酯、naoh乙醇溶液、邻苯二甲酸酐乙醇溶液、h2o2乙醇溶液对木片、木质纤维、木质纤维粉进行预处理；并考察了相应木塑复合材料的拉伸强度和胶合强度；结果表明:邻苯二甲酸酐乙醇溶液和h2o2乙醇溶液对木材表面改性处理效果较为明显；相应的木塑复合材料的拉伸强度和胶合强度也更高；与木质纤维粉和木片相比；木质纤维与聚乙烯具有更好的相容性；当木质纤维质量分数为30%时；采用h2o2乙醇溶液预处理后；木塑复合材料的拉伸强度为28.2mpa；胶合强度为8.68mpa；利用邻苯二甲酸酐乙醇溶液预处理后；木塑复合材料的拉伸强度为26.7mpa；胶合强度为7.92mpa；

采用溶胶-凝胶法以异丙醇铝为铝源,乙醇为溶剂,非离子表面活性剂tritonx-100和三嵌段共聚物p123为复合模板剂,制备了有序介孔氧化铝。用psd、xrd、tem等测试技术对样品进行了结构表征,实验结果表明,合成的有序介孔氧化铝比表面积大于500m2/g,孔容超过1.0cm3/g,孔径分布窄(2~12nm),形成的蠕虫状孔道具有一定的有序性,与采用单一模板剂p123制得的介孔氧化铝相比具有比表面积大,孔分布窄,有序性好的优点。最佳模板剂配比为n(tritonx-100)∶n(p123)=3∶1。

在复合模板剂聚氧乙烯十二烷基醚(brij35)和聚乙二醇(peg)下,制备出有序介孔tio2.用xrd、hrtem、sem、ft-ir和n2吸附脱附等方法进行表征;并通过对反应过程中电导率和粘度的连续监测,分析有序介孔tio2形成过程.研究表明,介孔tio2为规整的六方排列结构,在低于400℃焙烧,有序结构稳定性高,比表面积达252m2·g-1,孔径3.4nm,晶型为锐钛矿;经500℃焙烧,有序介孔结构破坏,并开始出现金红石型晶相.有序介孔tio2形成过程是基于在高极性介质中非极性的碳氢链聚集成为胶束,同时钛酸丁酯(tbot)在已形成的胶束上聚集,在酸作用下不断水解缩聚而形成有序介孔结构,有效控制水解和聚合过程是控制介孔材料结构形成的关键.

以天然植物杨木作为大孔硬模板,以嵌段共聚物p123作为介孔相软模板成功制备出一种具有连续的骨架和相互贯通的大孔孔道,其大孔孔径约为10μm,其孔壁为介孔相的高度有序多级复合孔材料。并用扫描电子显微镜(sem)、粉末x射线衍射仪(xrd)、高分辨率透射电镜(hrtem)、n2吸附-脱附等测试手段对样品进行了系统的表征。结果表明,合成的产物是孔道相互贯通的多级有序复合孔硅材料。该复合孔材料在生物大分子分离、骨组织修复以及药物缓释等方面将具有广泛的应用前景。

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。

综述了聚合物/碳纳米管(cnt)纳米复合材料3年多来(2003—2006)的研究进展,包括其制备方法、热稳定性及阻燃性,重点是其阻燃性(释热速率、质量损失速率、引燃时间、极限氧指数及ul94阻燃性等)。还详细论述了含多层碳纳米管(mwcnt)聚合物热裂及燃烧时的成炭情况和炭层结构及其作为复合材料阻燃剂与层状硅酸盐的异同。

本发明公开了一种碳纳米管／聚酰胺6复合纳米纤维长丝纱的制备方法，包括如下步骤：（1）碳纳米管的预处理，（2）制备纺丝液，（3）制备浴液，（4）采用静电纺丝方法获得初纺纱，（5）后处理：