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1、研究論文FiberResearch碳納米管改性方法對(duì)其與聚氨酯的復(fù)合材料性能的影響王靜榮（上海第二工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，上海201209）摘要：通過強(qiáng)酸回流、強(qiáng)堿球磨方法分別對(duì)碳納米管進(jìn)行了改性處理，采用溶液共混法制備了聚氨酯/碳納米管復(fù)合材料。探討了碳納米管改性方法對(duì)復(fù)合材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、微觀形態(tài)、力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能以及導(dǎo)電性能的影響。結(jié)果表明，在聚氨酯基體中添加經(jīng)化學(xué)改性處理的碳納米管使復(fù)合材料的氫鍵增多，力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性能都得到了提高。聚氨酯/強(qiáng)堿球磨處理碳納米管復(fù)合材料中的氫鍵數(shù)目更多，綜合性能也更
2、優(yōu)異，而且碳納米管在聚氨酯基體中的分散更均勻。關(guān)鍵詞：聚氨酯；碳納米管；復(fù)合材料；強(qiáng)酸處理；強(qiáng)堿球磨中圖分類號(hào)：TQ342文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-7054（2010）10-0016-04聚氨酯材料是一類以多異氰酸酯與多元醇反1實(shí)驗(yàn)部分應(yīng)制得的具有獨(dú)特加工性能的高聚物，它以優(yōu)良的性能得到廣泛的應(yīng)用。但由于強(qiáng)度不高，耐熱、抗1.1主要原材料靜電等性能差，因而限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。碳納多壁碳納米管（MWCNTs），管徑10~20nm，米管是一種新型的納米材料，具有優(yōu)異的力學(xué)、電管長50μm，純度95％以上，由中國科學(xué)院成都
3、學(xué)、熱學(xué)等性能，與聚合物又具有良好的相容有機(jī)化學(xué)有限公司提供；1,4-二苯基甲烷二異氰酸[1,2]性，因此，利用碳納米管制備聚氨酯/碳納米管酯（MDI），購自煙臺(tái)萬華聚氨酯股份有限公司；復(fù)合材料可以將兩種材料的性能結(jié)合起來，從而可聚四氫呋喃（PTHF），購自巴斯夫化工有限公司；[3,4]使其具有更為廣泛的用途。氫氧化鉀（KOH）、1,4-丁二醇、N,N－二甲基乙酰但碳納米管具有極大的比表面積、長徑比和胺（DMAc）購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，均惰性表面，很容易團(tuán)聚，這種性質(zhì)不利于其在聚合為分析純。[5]物中的均勻分散及優(yōu)異性
4、能的發(fā)揮。碳納米管經(jīng)1.2碳納米管的化學(xué)改性處理過化學(xué)改性處理后在其表面會(huì)產(chǎn)生大量活性基團(tuán)，（1）強(qiáng)酸回流法：將一定量的碳納米管放入硫[6,7]有利于改善碳納米管在基體中的分散性。本人酸與硝酸的混合酸（體積比3/1）中，在90℃下回曾經(jīng)研究了聚氨酯/強(qiáng)酸回流法處理碳納米管復(fù)合流攪拌20min，經(jīng)稀釋、過濾、洗滌、烘干后得到[8]材料的性能，在此又利用強(qiáng)堿球磨方法對(duì)碳納米強(qiáng)酸改性碳納米管（以下簡稱Acid-treatedCNTs）。管進(jìn)行了改性處理，并分析比較了強(qiáng)酸回流、強(qiáng)堿（2）強(qiáng)堿球磨法：將一定量的碳納米管與球磨法處理碳納米
5、管對(duì)聚氨酯/碳納米管復(fù)合材料KOH按一定比例混合，放入球磨罐中加入適量的性能的不同影響。大中小球進(jìn)行球磨，球磨轉(zhuǎn)速為250r/min，球磨20h，最后反復(fù)用蒸餾水洗滌、離心分離至中性，收稿日期：2010-06-22修回日期：2010-08-04烘干得到強(qiáng)堿球磨改性碳納米管（以下簡稱基金項(xiàng)目：上海高校選拔培養(yǎng)優(yōu)秀青年教師科研專項(xiàng)基金（項(xiàng)目編號(hào)SYQ306005），上海市重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)P1701）。Alkali-milledCNTs）。作者簡介：王靜榮（1976~），女，博士，漢族，副教授，主要從1.3材料的制備事聚合
6、物基復(fù)合材料的研究。16合成纖維SFC2010No.10研究論文研究論文FiberResearch制備聚氨酯/碳納米管復(fù)合材料時(shí)，我們采用了溶液共混法。首先，利用PTHF、MDI與1,4-丁二醇制備了純聚氨酯（PU）材料，3種原料的摩爾比為1/3/2。然后，分別將強(qiáng)酸回流和強(qiáng)堿球磨改性處理的碳納米管通過超聲分散法分散于DMAc中，加入PU，溶解，攪拌均勻后，去掉溶劑后得聚氨酯/碳納米管復(fù)合材料（以下分別簡稱PU/Acid-treatedCNTs和PU/Alkali-milledCNTs），其中CNTs的添加量為復(fù)合材料質(zhì)量的5
7、%。1.4性能測試與表征采用德國布魯克V70傅里葉變換紅外光譜儀對(duì)碳納米管和聚氨酯材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行測定，掃描范圍-1為4000~400cm；采用長春科新試驗(yàn)儀器有限公司的WDW3020型萬能材料拉伸機(jī)對(duì)材料的力學(xué)性能進(jìn)行測試；采用德國耐馳公司的STA-449C型示差掃描同步熱分析儀對(duì)材料的熱穩(wěn)定性能進(jìn)行測試，升溫速率為10℃/min，氮?dú)饬魉贋?0mL/min；圖1PU和PU/Acid-treatedCNTs、PU/Alkali-milledCNTs復(fù)合采用美國吉時(shí)利公司的6517A型高阻測試儀對(duì)材材料的紅外光譜圖料的電性能進(jìn)行測
8、試。2結(jié)果與討論2.1紅外光譜測試圖1為添加有不同化學(xué)改性處理碳納米管的聚氨酯/碳納米管復(fù)合材料的紅外光譜圖。從圖中可以看出，利用強(qiáng)酸回流處理和強(qiáng)堿球磨處理的碳納米管制得的復(fù)合材料都與純聚氨酯的紅外光譜圖相似，說明這兩種碳納米管化學(xué)改性方法對(duì)復(fù)合材料圖2PU和PU/Acid-
