多壁碳納米管表面硝基苯酚印跡復合材料的制備與吸附性能

以酸化碳納米管(cnts)強化聚氨酯泡沫(puf),通過原位聚合法制備碳納米管/聚氨酯復合材料(cpuf)。借助紅外光譜(ft-ir)、掃描電鏡(sem)、熱失重分析(tga)和力學性能測試等方法研究和表征了cpuf復合材料的性能和結構。研究了用cpuf復合材料對人工模擬廢水中硝基苯(nb)的吸附性能、影響因素及其再生后吸附效果。結果表明,cpuf復合材料對硝基苯具有較強的吸附能力,在ph=5.4、投加量為2g/l、接觸時間24h的條件下,升高溫度會降低cpuf復合材料的飽和吸附量,但會提高初始吸附速率,等溫吸附過程符合langmuir方程,屬于單分子吸附。飽和后的復合材料可采用簡單熱再生,再生后對nb的吸附能力沒有明顯下降。

報道了在多壁碳納米管(mwnts)表面修飾聚丙烯酸(分子量為500~1000)作為親水層,改善納米管在水溶液中的溶解性,減少碳管自身團聚,順利實現(xiàn)碳納米管表面化學鍍銅。同時也考察了溫度、時間、攪拌速度等因素對鍍層的影響,確定中性條件在碳納米管表面鍍銅的最佳條件。

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(chǎn)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。

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。

采用熔融混煉的方法制備聚丙烯/多壁碳納米管復合材料(pp/mwnts)。研究了復合材料的表面電阻率與mwnts含量的關系,結果發(fā)現(xiàn):隨著mwnts含量的不斷增加,復合材料的電阻率呈不斷下降趨勢,并發(fā)現(xiàn)mwnts含量為3%時為復合材料的導電閾值。又通過對試樣作透射電鏡觀察研究,從微觀角度分析了復合材料電性能變化的原因。

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。

綜述了近年來聚苯乙烯/多壁碳納米管復合材料的阻燃研究進展,詳細介紹了其熱解性能(包括熱解溫度和玻璃化轉變溫度)以及燃燒性能(包括熱釋放速率、質(zhì)量損失速率和成炭性),并對相關機理進行了深入的探討,分析了多壁碳納米管含量、長徑比、雜質(zhì)及表面改性處理對相應復合材料的熱穩(wěn)定性及阻燃性能的影響。

首先采用顆粒復合法(pcs,particlecompositesystem)對cu-碳納米管(cnt)粉末進行表面改性處理,得到cnt鑲嵌或包覆于較軟微米cu顆粒表面的復合粉,其形貌近似球形,然后將復合粉通過sps燒結工藝制備成cu-2%(質(zhì)量分數(shù))cnt復合材料。通過硬度測試、密度測試、sem形貌觀察和能譜分析,研究了pcs處理時間對cu-2%cnt復合材料的組織和性能的影響并與普通混粉后的復合材料做了比較。結果表明,隨著pcs處理時間的延長,復合粉末粒徑不斷減小,在40min以后,隨時間的延長,粒徑基本保持不變。與純cu相比,經(jīng)pcs處理后制備的cu-2%cnt復合材料硬度有26%~34%的提高,與普通混粉24h相比提高了20%~26%;cnt在銅基體中呈連通的網(wǎng)狀結構,復合材料的致密度達97%以上。

通過水熱合成方法制備了釩酸鉍(bivo_4)和多壁碳納米管/釩酸鉍(mwcnts/bivo_4)復合材料,用xrd、sem-edx、drs等技術對所制備的材料進行了表征。研究了在可見光照射下材料降解亞甲基藍溶液(mb)的光催化性能。當摻雜mwcnts后,增強了樣品對可見光的吸收能力,減小了催化劑的帶隙寬度,有利于提高bivo4復合材料在可見光下的光催化活性。在可見光照射下降解亞甲基藍溶液的光催化實驗表明,質(zhì)量含量為10%mwcnts/bivo_4樣品的光催化活性最高,可見光照射3h對亞甲基藍溶液的降解率達91.8%,與純bivo_4相比,其光降解率約提高了近1倍。

日本產(chǎn)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。

采用超聲波輔助溶液共混的方式制備聚乙烯醇/多壁碳納米管(pva/mwnt)復合材料,采用紅外光譜分析(ftir)、差示掃描量熱分析(dsc)、掃描電鏡(sem)對復合材料的結構及微觀形態(tài)進行了表征,對復合材料的物理機械性能及導電性能進行了測試。結果表明:pva與mwnt之間在共混膜中有一定的相互作用,采用溶液混合并用超聲輔助分散的方法可使mwnt在pva基體中分散良好,在mwnt含量較低的情況下就可以獲得導電性能及物理機械性能良好的復合材料。

以多壁碳納米管為填料,氟碳樹脂為成膜物質(zhì),采用機械共混法制備了一種具有自清潔性能的耐腐蝕涂料,利用電化學阻抗譜法測定了碳納米管的臨界濃度,研究了碳納米管的摻量對涂層自清潔性能、物理性能及耐化學品性能的影響。

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。

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。

用聚四氟乙烯對碳納米管(cnts)進行氟化改性,制備了氟化碳納米管(f-cnts),并采用超聲分散法和模具澆注法制備了環(huán)氧樹脂(ep)/f-cnts復合材料。采用紅外光譜、x射線衍射對f-cnts進行了表征,并利用透射電子顯微鏡觀察了f-cnts在丙酮中的分散情況。研究了不同含量的f-cnts對ep/f-cnts復合材料的沖擊性能、彎曲性能的影響。結果表明,在cnts表面生成了c—f鍵,成功地制備了f-cnts,使cnts之間的纏結團聚現(xiàn)象得到明顯改善,提高了cnts在有機溶劑中的分散性;當f-cnts含量為1.5%(質(zhì)量分數(shù),下同)時,材料的沖擊強度和彎曲強度最高,分別為25.90kj/m2、128.3mpa。

碳納米管_聚酰亞胺功能復合材料的制備與性能研究

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(zhì)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。

介紹了目前制備碳納米管復合材料的主要方法,綜述了原位復合法在制備碳納米管復合材料中的應用。通過對現(xiàn)有碳納米管復合材料原位復合技術的工藝方法、工藝特點、材料性能以及目前應用現(xiàn)狀等幾方面的討論,展示了該制備方法在實際應用中的優(yōu)勢。

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%。

通過共沉淀法制備了尼龍6(pa6)/碳納米管(cnts)復合材料,并對復合材料的拉伸強度、分散和界面情況等進行了表征。添加質(zhì)量分數(shù)2%cnts的復合材料拉伸強度提高了25%,繼續(xù)加大cnts用量,強度有所降低。sem表明cnts在復合材料中分散良好。研究了cnts用混合酸修飾對復合材料性能的影響。raman光譜顯示,在復合材料中,cnts各特征譜峰向高波數(shù)位移。

用原位聚合法制備了尼龍6/多壁碳納米管(mwcnts)復合材料。先對多壁碳納米管進行胺基功能化處理,再研究了多壁碳納米管添加量對復合材料電性能和力學性能的影響,結果顯示,復合材料體積電阻率和表面電阻率相對于不加碳納米管制得的尼龍6基體降低了3個數(shù)量級,復合材料的介電常數(shù)顯著增加,相對于不加碳納米管的增加了71%;復合材料的彈性模量、彎曲模量、彎曲強度隨碳納米管加入量的增加大幅提高。