埃洛石納米管改性復合吸水材料的耐鹽性能與凝膠強度

大家對納米管的概念不陌生吧?納米管比人的頭發(fā)絲還要細1萬倍。本文介紹一種天然納米管材料—埃洛石納米管,包括它的結構特點,并舉例介紹它在吸附、催化方面的應用原理,供一線高中教師選用于教學。一、一種硅鋁酸鹽礦物埃洛石(halloysite,常縮寫為hnts)是一種硅酸鹽礦物,分子式可以表示為al2si2o5(oh)4nh2o,n=0或2,分別代表脫水和水化狀態(tài)。埃洛石具有球

通過種子乳液聚合法在埃洛石納米管(hnts)表面包覆聚n-異丙基丙烯酰胺(pnipam),制備了hnts/pnipam熱敏復合微球。利用紅外光譜儀(ft-ir)、粒度儀、比表面積測試儀(bet)對復合微球的結構和形貌進行了分析,通過分光光度法研究了復合微球對亞甲基藍的吸附性能。結果表明,復合微球粒徑約為1.8μm,比表面積約為18.2m2/g;其體積相轉變溫度約為33.6℃,具有熱敏性。實驗條件下,復合微球對溶液中亞甲基藍(mb)的吸附率為99.4%,吸附mb后的復合微球在室溫下再生60min后,mb解吸附趨于平衡,進一步在40℃進行解吸附時,微球中mb可以進一步釋放。

基于cds良好的光學性質和單壁碳納米管(swcnt)優(yōu)異的電子學性質,制備了納米cds/swcnt復合材料和納米cds/聚乙烯亞胺(pei)功能化swcnt復合材料,并利用日光燈光源模擬太陽光研究了它們的光電性質.結果表明,納米cds/swcnt復合材料呈現(xiàn)顯著的負光電導現(xiàn)象,而納米cds/pei-swcnt復合材料呈現(xiàn)強烈的正光電導現(xiàn)象.用電子轉移理論對這一結果進行了解釋.兩樣品在大角度彎折的情況下,光電性質均基本沒有變化.因此,納米cds/碳納米管復合材料在光電領域,尤其是新興的柔性光電子學領域有著良好的應用前景.

將檸檬酸還原法和nabh4還原法制備得不同粒徑的au納米粒子采用浸泡和呼吸兩種方法引入到納米管管壁中，制備出了具有熱敏性質的pnipam納米管和au納米粒子的復合材料。實驗發(fā)現(xiàn)，采用單純的浸泡法時，納米管對au納米粒子的吸附在很短的時間內達到平衡。在相同的吸附時間內采用呼吸法，納米管對小粒徑的au粒子的吸附量更多一些，而對大粒徑的au粒子的吸附量并沒有明顯增加。說明呼吸作用對吸附粒子的粒徑具有一定的選擇性。這為制備納米粒子／聚合物納米管復合材料提供了一條方便可行的途徑。

將酸化處理以后的碳納米管(cnts)與高密度聚乙烯(hdpe)復合,采用機械共混法制備了定向cnts/hdpe復合材料,并對其力學性能、相態(tài)結構、流變性能及熱性能進行了研究。結果表明:cnts的加入,提高了復合材料的屈服強度和拉伸模量,但同時卻降低了材料的斷裂強度和斷裂伸長率;cnts在hdpe基體中有了較好的分散性和相容性;cnts的加入對復合材料流變性能產生了較大的影響,加入少量的cnts可以使復合材料體系的表觀粘度降低,有利于hdpe加工性能的改善;cnts加入后,hdpe的熔融溫度和結晶熔融焓均有所下降。

采用原子轉移自由基(atrp)活性聚合方法在多壁碳納米管(mwnt)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(pba),并以此對聚丙烯(pp)進行改性。紅外光譜(ft-ir)及透射電子顯微鏡(tem)測試結果表明,采用atrp法成功地將pba接枝到多壁碳納米管(mwnt)表面。采用熔融共混法制備了pp/mwnt復合材料,對其力學性能和耐熱性能進行了研究,結果表明,接枝聚合物的碳納米管提高了復合材料的拉伸強度和沖擊強度,提高了pp的耐熱性。mwnt-pba和mwnt-cooh加入pp都能提高材料的性能,而mwnt-pba比mwnt-cooh的作用更加明顯。

碳納米管是一種一材多能和一材多用的功能材料和結構材料,尼龍/碳納米管復合材料具有優(yōu)異的導電性、超強的力學性能和良好的導熱性,可望用于汽車、飛行器制造、電子機械等領域。對尼龍/碳納米管復合材料的制備方法、主要性能和應用進行綜述。

采用原子轉移自由基(atrp)活性聚合方法在多壁碳納米管(mwnt)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(pba),并以此對聚丙烯(pp)進行改性。紅外光譜(ft-ir)及透射電子顯微鏡(tem)測試結果表明,采用atrp法成功地將pba接枝到多壁碳納米管(mwnt)表面。對pp/mwnt復合材料電性能研究表明,mwnt-pba的添加比mwnt-cooh更能降低復合材料的電阻率。mwnt-pba的加入可使pp從絕緣材料轉變?yōu)榭轨o電材料。mwnt-pba和mwnt-cooh加入pp都能提高材料的電性能,而mwnt-pba比mwnt-cooh的作用更加明顯。

碳納米管從物理和化學方面都具有獨特性，它的應用范圍廣泛，從汽車防護零件到修飾電機，從氫氣的儲存到微波吸收等等，都得到了廣泛的應用。所以碳納米管的發(fā)現(xiàn)是材料學，工程制備的一個優(yōu)秀成果。本文從碳納米管的發(fā)現(xiàn)，到對它的簡介，特性的應用以及目前存在的一些亟需解決的問題進行了闡述。并提出了對它未來發(fā)展的建議和展望。

日本產業(yè)技術綜合研究所等研究單位用單層碳納米管（筒狀碳原子）與銅復合，制得密度小于銅、金的復合物。制取工藝：基板上的單層碳納米管在含銅離子的有機溶液中慢慢通過，再在與銅親和力強的水溶液中電鍍，這種復合材料每cm2可通入6億安培電流，電流容量為金和銅的100倍。

日本大阪大學與北海道大學共同研制成功碳納米管（cnt）均勻分散的純海棉鈦復合材料，在該材料中添加了0．35％（質量）的cnt，從而制得了抗拉強度高達930mpa的復合材料。首先將cnt置入含有界面活性劑的水溶液中，采取超聲波振動攪拌并使cnt分散。海棉鈦粉經(jīng)過這種水溶液浸漬后取出，經(jīng)熱處理除去水分和界面活性劑后制成燒結體并擠壓成材。

采用溶液聚合的方法制備聚丙烯腈,對聚丙烯腈進行熱處理改性后,與碳納米管共混制備復合材料.與未改性處理的復合材料相比,電導率提高了2個多數(shù)量級.用ftir、raman和xps等方法進行研究,結果表明聚丙烯腈經(jīng)熱處理改性后,部分腈基(-c≡n)轉變?yōu)閬啺坊?-c=n),其鏈狀結構向環(huán)狀結構轉化,mwnts上的π電子與改性后聚丙烯腈的π電子之間形成強的π-π共軛,增強了改性聚丙烯腈與碳納米管之間的相互作用,提高了復合材料的導電性能.

將二硫代酯化合物作為raft(可逆加成-斷裂鏈轉移反應)試劑,采用raft活性聚合方法在碳納米管表面接枝丙烯酸丁酯和馬來酸酐的共聚物,并制備了pc/碳納米管復合材料。利用ft-ir、tem表征接枝后的碳納米管,考察了碳納米管用量對pc/碳納米管復合材料的力學性能的影響,觀察了pc/碳納米管復合材料沖擊斷面形貌。結果表明,碳納米管表面接枝上了一層聚合物,pc/碳納米管復合材料的力學性能得到了改善。

考察了納米sio2基復合隔熱材料各組分添加量對吸水率的影響,同時針對復合材料吸水率高的問題,通過熱處理和添加疏水納米sio2的方式來降低吸水率。結果表明:納米al2o3和無堿超細玻璃纖維對復合材料吸水率影響不大,添加鋯英石會使材料吸水率升高。高溫熱處理會在一定程度上降低吸水率,但溫度應控制在800℃以下。添加疏水納米sio2可顯著降低材料吸水率,縮短吸水平衡時間,且添加量愈高,復合材料疏水效果愈明顯。

本文在羧基化碳納米管和上制備了納米銀粒子,通過透射電子顯微鏡(tem)、抑菌圈實驗測試方法對改性碳納米管及制得的碳納米管/納米銀復合材料進行了分析表征。并通過抑菌圈實驗考察了復合材料在的抑菌性能。通過抑菌圈實驗可以看出碳納米管/納米銀復合材料有明顯的殺菌功效。碳納米管載銀復合材料具有很高的穩(wěn)定性和良好的抑菌性,如果將其加到涂料中,會在海洋防污領域得到很大應用。

愛爾蘭都柏林圣三一學院適用納米結構和納米器件研究中心（crann）開發(fā)出一項可將碳納米管摻到己然成型的塑料制品（如杜邦開伏拉毛線）中去的技術?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，將開伏拉在n-甲基吡咯烷酮的碳納米管懸浮液中溶脹時會生成力學特性很好的開伏拉-納米管復合材料。

采用凝膠澆注成型工藝制備了納米碳管/羥基磷灰石復合材料坯體。研究了ph值、分散劑、固相含量(納米碳管和羥基磷灰石在料漿中的質量分數(shù))、分散工藝等因素對料漿和復合材料坯體性能的影響,對坯體的力學性能進行了測試,借助掃描電鏡分析了坯體的微觀組織。實驗發(fā)現(xiàn),料漿的ph值應控制在10~12的范圍內;聚甲基丙烯酸銨的濃度為0.6%時,羥基磷灰石懸浮體流動性最好;十二烷基磺酸鈉的濃度在sds/cnts=1%~2%時,納米碳管/羥基磷灰石復相料漿的粘度最低;采用球磨法制備的復相料漿固相含量達到55%,復合材料坯體的抗彎強度達到57.403mpa。

具有納米多孔網(wǎng)絡結構的sio2氣凝膠與透氣性優(yōu)良的無紡布或氈進行復合,可得到具有高吸附性能的納米復合材料,其飽和吸苯率達到并超過了傳統(tǒng)的吸附材料。納米復合材料的飽和吸苯率與單位面積所復合的sio2氣凝膠量和其本身的飽和吸苯率成正比關系,復合工藝對氣凝膠孔結構的影響很小,符合一定的理論推導公式。

文章主要綜述了碳納米管/聚氯乙烯復合材料的制備,并對此類復合材料的應用前景進行展望。

綜述了耐鹽型礦物/聚合物復合高吸水材料制備原理、原料選擇及工藝路線,并對相關技術研究進展進行了評述;提出了材料性能的改進點和今后研究發(fā)展的方向。

采用液相氧化還原法制備mno2/mwnts復合材料,通過sem(掃描電子顯微鏡)觀察mno2在mwnts表面的負載情況,xrd(x射線衍射儀)顯示mno2是以無定形態(tài)排列在mwnts表面。吸附過程的前10分鐘達到平衡吸附量的70%,80min達到吸附平衡,溫度升高有益于吸附,ph值對吸附影響很大,吸附量隨著ph值的上升而增加,對pb2+脫除率甚至達到了95.31%。

研究生課程考核試卷 （適用于課程論文、提交報告） 科目：納米材料與技術教師： 姓名：學號： 專業(yè)：類別：學術 上課時間：2014年9月至2014年12月 考生成績： 卷面成績平時成績課程綜合成績 閱卷評語： 閱卷教師(簽名) 重慶大學研究生院 碳納米管陶瓷基復合材料 學生： 學號： 專業(yè)： 重慶大學材料科學與工程學院 二o一四年十二月 i 摘要 碳納米管作為一種新型炭材料，由一層或者多層石墨片按照一定螺旋角卷曲 而成六邊形無縫結構，具有獨特的納米結構和優(yōu)異的力學、電學、熱學和物理化 學性能，在各個領域顯示出誘人的潛在應用價值和前景，引起了科學界廣泛的研 究。碳納米管因其獨特的結構而具有許多獨特的性能，除了在半導體器件、儲氫、 傳感器、吸附材料、電池電極、催化劑載體等領域具有非常廣闊和誘人的應用前 景外,碳納米管在制備結構、功能以及結構/功能一體化復