多壁碳纳米管聚酰亚胺复合薄膜的制备及其性能研究

兰州大学硕士学位论文多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合薄膜的制备及其性能研究姓名：黄从树申请学位级别：硕士专业：化学工程与技术、化学工艺指导教师：李彦锋20080501多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合薄膜的制备及其性能研究作者：黄从树学位授予单位：兰州大学相似文献(10条)1.会议论文胡南滔.周宏伟.党国栋.陈春海.张万金原位聚合法制备碳纳米管/聚酰亚胺复合薄膜2005由于聚酰亚胺和碳纳米管优异的性能,近年来,对聚酰亚胺/碳纳米管复合材料有大量研究报道,但是其中一个显著的问题是碳纳米管容易发生团聚.本文设计了一种新型的聚酰亚胺/碳纳米管复合膜,采用原位聚合的方法,使碳纳米管在聚酰胺酸中得到了很好的分散.将碳纳米管/聚酰胺酸溶液涂膜通过热亚胺化,得到了碳纳米管/聚酰亚胺的复合薄膜.2.学位论文李静碳纳米管/聚酰亚胺纳米复合材料的制备与性能研究2007为进一步提高聚酰亚胺(PI)的力学、热学等性能，对聚酰亚胺的改性成为近期的研究热点之一。碳纳米管自1991年被Iijima发现以来，因其独特的机械、电学和其它优异的特性而日益受到关注，成为物理、化学和材料科学最前沿的研究领域之一，碳纳米管也因此成为聚酰亚胺改性的首选一维纳米材料。为有效地提高多壁碳纳米管(MWNTs)在基体中的分散性及其与基体之间的界面作用力，本文首先对MWNTs管进行了表面修饰。第一步，用浓硫酸和浓硝酸的混合液对MWNTs进行酸化处理，第二步，用廉价的十八烷基异氰酸酯对酸化过的MWNTs进行烷基化处理。通过傅立叶红外光谱(FT—IR)、拉曼光谱(Raman)、透射电镜(TEM)、元素分析(EA)、及热失重分析(TGA)对表面功能化的MWNTs进行了分析。结果表明，在MWNTs表面成功地接枝上含有十八个碳原子的小分子，有效提高了碳纳米管在溶液和基体聚合物中的分散性，这种烷基化处理相对简单、廉价。采用均苯四甲酸酐(PMDA)和4，4'—二氨基二苯醚(ODA)作为单体，合成聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸(PAA)。采用溶液共混的方法制备了MWNT/PAA复合溶液，并对所配制的MWNT/PAA复合溶液进行了动态流变测试。结果表明，(1)随着碳纳米管含量的增加，MWNT/PAA纳米复合溶液的储能模量和损耗模量增加，力学损耗减小，复数粘度增加；(2)随着频率的增加，MWNT/PAA纳米复合溶液储能模量和损耗模量增加，复数粘度减小，出现明显的切力变稀的现象；(3)随着温度的升高，储能模量和损耗模量下降，力学损耗及复数粘度也下降。将MWNT/PAA溶液浇制成MWNT/PAA复合材料，并进行热酰亚胺化，得到MWNT/PI复合材料。采用FT—IR、SEM、TGA、DMA、拉伸强力仪对纳米复合材料进行了结构表征和性能分析。结果表明，(1)FT—IR中出现了PAA及PI的特征吸收峰，这说明了成功制备了PAA及相应的PI；(2)SEM照片显示MWNTs在PI基体中分散良好，使得MWNTs与PI基体之间形成较强的界面作用力：(3)对所制备的MWNT/PI复合材料的热稳定性和热分解动力学进行了详细研究，发现MWNTs加入后，纳米复合材料的热分解温度得到了提高，而且热分解活化能也由不同程度的改善，其分解活化能由370.2KJ/mol(PI)提高到449.2KJ/mol(10％MWNT/PI)；同时玻璃化转变温度(Tg)得到了提高，当MWNTs含量为5％时，Tg增加到415℃；(4)随着MWNTs含量的增加，MWNT/PI纳米复合材料的力学性能得到了明显的提高，当MWNTs含量为7％时，纳米复合材料的断裂强力达到最大值130MPa，比纯PI材料的断裂强度提高了46％，起到明显的增强作用。3.期刊论文罗冬冬.马春龙.闭其达.曾小金.刘洋.LuoDongdong.MaChunlong.BiQida.ZengXiaojin.LiuYang超声分散法制备聚酰亚胺/碳纳米管复合材料-中南民族大学学报（自然科学版）2009,25(2)以3,3′4,4′-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)及4,4′-二氨基二苯基醚(ODA)为基本原料,采用超声分散法,掺入碳纳米管,制备了聚酰亚胺/碳纳米管复合材料.在不同超声时间、不同超声频率下对纳米粒子进行了分散研究,并对聚酰亚胺/碳纳米管复合材料结构表征,从力学性能,导电性能等方面进行了研究.研究表明:超声频率325Hz,超声时间90min时,碳纳米管在聚酰亚胺膜中得到很好分散,聚酰亚胺/碳纳米管复合材料的力学性能和导电性能优于聚酰亚胺膜.4.会议论文饶先花.胡南滔.周宏伟.党国栋.陈春海.吴忠文可溶性碳纳米管/聚酰亚胺复合薄膜的制备与研究2005本论文利用一种有机化学修饰的方法对碳纳米管进行修饰,从而解决了碳纳米管在聚酰胺酸中分散性的问题.利用1,3-环加成方法合成一种带氨基酸侧链的可溶性碳纳米管.利用此碳纳米管的在DMAc中的可溶性使之在聚酰胺酸(s-BPDA/4,4-ODA)中均匀分散,热亚胺化后得到了碳纳米管/聚酰亚胺复合薄膜.对此复合膜进行了DSC、紫外-可见光谱等性能的测试,证明得到了均匀的碳纳米管/聚酰亚胺复合薄膜,并对其力学性能及导电性能进行了测试,发现碳纳米管的加入不但提高了聚酰亚胺的力学性能,且电导率提高了4个数量级。5.会议论文潘玲英.潘丕昌.沈燕侠.詹茂盛.王凯增强聚酰亚胺泡沫发泡过程的可视化研究2008采用自制可视化装置在线观察了聚酰亚胺增强泡沫的发泡过程。考察了增强微粒(碳纳米管和玻璃微珠)和升温速率(10℃/min～120℃/min)对聚酰亚胺发泡体初始发泡温度及升温过程中发泡形态的影响。研究表明，以低速率升温发泡，发泡体的最终形态多为单球结构;以高速率升温发泡，发泡体的最终形态一般为多球结构;由于增强粒子的加入，气泡在高温区破裂，从而使气泡体积缩小，使发泡形态表现出不同变化趋势;升温速率对聚酰亚胺及其增强泡沫发泡体的形态变化影响不大，对最大发泡程度略有影响;不同聚酰亚胺泡沫体系的初始发泡温度在150℃～170℃之间，且随升温速率的提高，呈现下降趋势。该研究成果对深入研究聚酰亚胺泡沫制备工艺及温变环境下泡沫形态的变化机制具有一定的参考价值。6.会议论文杨晶晶.胡南滔.周宏伟.党国栋.陈春海聚酰亚胺/碳纳米管复合膜的制备及研究2005由于聚酰亚胺和碳纳米管的优异性能,近年来,聚酰亚胺/碳纳米管复合材料有大量研究报道,但是其中一个显著的问题是碳纳米管容易发生团聚.本文设计了一种新型的聚酰亚胺/碳纳米管复合膜,利用聚硅氧烷修饰的碳纳米管通过原位聚合得到了分散性很好的两面异性的复合膜材料,并对此复合膜材料的性能进行了研究。7.学位论文周小平同轴电纺聚酰亚胺/碳纳米管复合纳米纤维及其性能表征2009自从碳纳米管（CNTs）被发现以来，就引起人们极大的兴趣，CNTs具有优异的力学性能等特性，并具有独特的一维纳米结构所特有的纳米效应。目前碳纳米管（CNTs）在高分子复合材料领域的研究十分活跃，通过添加CNTs来改善纤维材料的机械性能，具有很好的研究和应用价值。本文采用气相沉积法制备了多壁碳纳米管（MWNTs），选用聚酰胺酸（PAA）为基体，以MWNTs为填充组分，PAA/MWNTs纺丝溶液在高压电场下以同轴静电纺丝（CoaxialElectrospinning）技术形成PAA/MWNTs复合纳米纤维膜。本文主要包括以下三部分：1．通过化学气相沉积法成功制备了MWNTs，用浓硝酸（HNO3）氧化法对MWNTs进行纯化和表面改性，以改善MWNTs在溶液和聚合物基体中的分散性。红外光谱（FT-IR）测试证明氧化处理的MWNTs表面被羧基化，TEM观察到绝大部分碳管以分散状形式存在，无团聚现象，有利于后期与聚合物的复合，改善复合纤维的机械性能。2．对硝酸氧化的MWNTs依次进行酰氯化、胺化处理，获得酰胺化的MWNTs。通过红外光谱（FT-IR）、核磁（1HNMR）、热微量天平（TGA）等方法进行了表征。结果表明：酰胺化后，表面上一层十二烷基脂肪链使MWNTs的表面极性大为降低，在氯仿等弱极性溶剂中有良好的分散性。3．采用溶液共混法制备了PAA/MWNTs复合溶液，以同轴静电纺丝技术（CoaxialElectrospinning）制备出了PAA/MWNTs复合纳米纤维膜。纳米纤维膜用一个棱面宽为8mm，棱面线速度为24m/s的圆盘状收集器收集，形成带状PAA/MWNTs复合纳米纤维膜。PAA/MWNTs复合纳米纤维膜在高温下亚胺化，转化成聚酰亚胺PI/MWNTs复合纳米纤维膜。用扫描电镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对其结构进行了表征。PAA与MWNTs的配比在9：1时，最终的PI/MWNTs复合纳米纤维膜抗拉强度最大，拉伸强度、断裂伸长率分别为795．5MPa、88．1％。相应的纯PI纳米纤维膜的拉伸强度和断裂伸长率分别为554．3MPa和62．5％。关键词：多壁碳纳米管；羧酸化；酰胺化；同轴电纺；聚酰亚胺；机械性能8.会议论文祖胜臻.迟伟东.沈曾民聚酰亚胺包覆碳纳米管的制备及研究2006采用原位法制备聚酰亚胺(PI)包覆碳纳米管,以改善碳纳米管的分散性,也为制备功能材料做好准备.采用透射电镜观测材料的形貌结构,显示了聚酰亚胺包覆在碳纳米管的周围.用红外图谱说明了碳纳米管和聚酰亚胺是通过化学键连接在一起,它们之间是酰胺键连接.9.会议论文鲁云华.詹茂盛.李论碳纳米管/聚酰亚胺功能复合材料的制备与性能研究2007以超声分散-原位聚合的方法制备出不同碳纳米管含量的碳纳米管/聚酰亚胺功能复合材料膜。通过对复合材料膜的拉伸性能、电性能、热性能和结晶行为进行表征,得到的实验结果表明：一定量碳纳米管的加入可对聚酰亚胺薄膜同时起到增强和增韧的作用,并降但对Tg的影响不明显。随碳纳米管含量增加,聚酰亚胺薄膜的表面电阻率和体积电阻率都有明显降低,并存在一个阈值；碳纳米管可起到结晶成核剂的作用。10.学位论文杨植碳纳米材料的制备及有机功能化修饰的研究2008由于碳纳米管在力学、电学、热学和光学等多方面的优异性能，从其被发现之日起，就已经引起了物理、化学及材料等学科的极大兴趣。目前，对于碳纳米管在应用方面的研究已取得了较大的进展，然而距人们的所期待值仍有很大的差距。从相关的研究进展来看，如何进一步开发实用、廉价的大量碳纳米管合成工艺以及如何实现碳纳米管的可控制备仍是当前最为重要的发展方向之一，与此同时，如何实现定向碳纳米管的低成本工业化生产也是当前急需解决的问题。本论文从CVD法制备碳纳米管入手，开发出了一种能高产率制备高质量多壁碳纳米管的高效催化剂，同时利用喷雾热解法系统地研究了定向碳纳米管的制备工艺，此外，针对碳纳米管在溶剂中难溶解以及在复合材料基体中难分散这一难题，还开展对多壁碳纳米管进行有机功能化修饰的研究。研究具有基础性和前瞻性，兼具重要的理论意义和应用前景。第一，采用溶胶－凝胶法制备出Ni/Mo/Mg三金属催化剂，并将其应用于CVD中试反应炉中，以乙炔为碳源，在750℃下，高效地制备出高质量、高纯度的多壁碳纳米管，在反应35min后，所得到碳纳米管的质量接近初始催化剂质量的10倍。SEM和TEM结果显示该样品中碳纳米管长度大约在50μm左右，管径在30～35nm之间。第二，以溶胶-凝胶法制备的Fe/Mg/Mo三金属作为催化剂，甲烷为碳源，在化学气相沉积反应炉中制备出了纯度较高单壁碳纳米管。此外，通过调节催化剂配比和改变其它工艺条件，由石墨层状结构组成的碳纳米带也被成功合成，电镜观察结果显示该纳米带的厚度约为10nm，宽度为几百纳米，长度在100μm的数量级。第三，采用喷雾热解法，以二甲苯为碳源，二茂铁为催化剂，通过调节各种实验工艺参数，得到了高质量定向碳纳米管的最佳生长环境，并对定向碳纳米管的生长机制做了较为系统、深入的探讨。与此同时，还制备了超长碳纳米管束(8.2mm)、“波浪式”碳纳米管阵列、碳微/纳米球和由这些碳球组成的碳球链。第四，通过选用戊烷、己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯和环己烷八种有机溶剂作为碳源来制备定向碳纳米管，可以发现，二甲苯、正庚烷和环己烷都是制