多壁碳纳米管填充聚苯乙烯复合体系的动态流变特性

应用两相模型探讨多壁碳纳米管(MWCNTs)填充聚苯乙烯(PS)复合体系的动态流变特性.结果表明,体系线性黏弹行为与PS本体的应变放大效应及MWCNTs填料相的弛豫密切相关.在不同温度下,应变放大因子(Af)随MWCNTs体积分数(φ)的变化规律符合扩散控制的粒子串聚集(CCA)模型.φ＜0.020时,MWCNTs分散...     

多壁碳纳米管填充高密度聚乙烯复合材料的导电性和动态流变行为

对多壁碳纳米管/高密度聚乙烯(MWNTs/HDPE)复合材料的导电性和动态流变行为进行了研究.发现复合材料的复数粘度η*随MWNTs含量φ的增大而增大.当φ>3wt%时,η*发生突变,在低ω区域表现为非牛顿流体行为,出现强烈的剪切变稀现象.将其称为流变渗流现象,对应的填料含量即渗流阈值φc.在动态储能模量(G′)、损耗模量(G″)与频率(ω)关系曲线上,随φ增加出现“第二平台”,第二平台的出现表明MWNTs与MWNTs之间、MWNTs与聚合物之间存在相互缠结形成网络的结构.同时发现,在tanδ~ω曲线上的低ω区出现凹谷.认为这是由于MWNTs长链结构在低ω时伸长/收缩,MWNTs与MWNTs相互接触形成了次级网络造成的.经过不同时间热处理后的ω扫描以及动态间扫描的结果证实了这种结构的存在.研究结果表明复合材料的流变渗流阈值与电渗流阈值相一致(均在3%~5%之间),动态流变行为与导电性存在一定的相关性.     

溶液共混法制备聚苯乙烯/多壁碳纳米管复合导电材料

碳纳米管(CNTs)自从1991年被发现以来,以其特有的力学、电学和化学性能以及独特的准一维管状分子结构和在未来高科技领域中所具有的许多潜在应用价值,迅速成为化学、物理及材料科学领域的研究热点[1]。碳纳米管的C-C共价键链段结构与高分子链段结构相似,能通过配位键作用与高分     

MWCNTs与疏水纳米SiO_2填充PMMA/PS共混物的导电与动态流变行为

以多壁碳纳米管(MWCNTs)为导电填料、疏水纳米二氧化硅(SiO2)为非导电填料,填充不相容聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚苯乙烯(PS)(1/1,V/V)共混物,制备(PMMA/SiO2)/(PS/MWCNTs)四元导电高分子复合材料(CPC),研究其导电逾渗与动态流变行为,并与PMMA/(PS/MWCNTs)三元CPC进行对比.发现三元、四元CPC具有类似的导电逾渗行为,且逾渗阈值显著低于PS/MWCNTs二元CPC.在四元CPC中,SiO2粒子可细化相区尺寸,提高熔体模量,但不影响熔体热处理过程中的依时性动态导电逾渗行为.MWCNTs与SiO2均显著影响熔体热处理中的依时性模量逾渗行为,分别缩短、延长四元CPC相粗化起始时间,但均延长相粗化时间区间.     

气相生长碳纤维填充聚苯乙烯的熔体动态流变行为

采用修正的两相模型讨论加工条件对不同体积分数(ψ=0～0.05)气相纳米碳纤维(VGCF)填充聚苯乙烯(PS)熔体(200℃)频率(ω)依赖性动态流变的影响.与弱剪切条件(190℃;30 r/min-5 min)下所制备的材料相比,VGCF在强剪切条件(190℃;120 r/min-10 min)下所制备材料中分散均匀,“粒子相”应变放大因子A,(ψ)较低,而松弛指数n较高.将应变(γ)依赖性G″(ω,ψ)应变放大因子A,(ψ,γ)与“粒子相”特征模量G″fψ(,γc),G″f(ψ,γc)引入两相模型,讨论加工条件对γ依赖性非线性流变行为的影响.研究结果表明,两相模型可定量讨论填充熔体动态流变行为.加工条件影响VGCF在基体中的分散性,但不影响“粒子相”弹性贡献R′f(ψ)与n的关系、G′f(ψ,γc)与非线性应变幂律指数x的关系以及G″f(ψ,γc)与非线性应变幂律指数y的关系,说明“粒子相”对填充熔体黏弹性的贡献与其弛豫特性及结构稳定性密切相关.     

接枝聚苯乙烯/多壁碳纳米管纳米复合材料制备及合成机理

通过原位悬浮聚合的方法, 以过氧化苯甲酰(BPO)做引发剂, 制备了聚苯乙烯/多壁碳纳米管(MWNT-g-PS)纳米复合材料, 复合材料在水和乙醇中均表现出良好的分散性及稳定性. 通过高倍透射电镜(HRTEM)、场发射扫描电镜(FESEM)分析, 多壁碳纳米管上包覆有1～3 nm的聚苯乙烯膜, 并分布有半径从几十纳米到几百纳米不等的聚苯乙烯微球. 通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman spectroscopy)、X光电子能谱(XPS)和热重分析(TGA)对复合材料进行分析, 结果表明, 自由基将多壁碳纳米管表面π键打开, 形成一种新的自由基, 引发聚苯乙烯的自由基聚合, 形成了接枝聚苯乙烯/多壁碳纳米管纳米复合材料.     

多壁碳纳米管阵列电极的循环伏安行为

用化学气相沉积法在多孔氧化铝模板中沉积有序碳纳米管阵列并制成电极.由循环伏安法实验得知,扩散控制电位下的电活性离子难以常规的扩散速度到达碳纳米管的内壁深处,绝大部分的碳纳米管内壁面积在这样的实验条件下未能充分利用,但临近管口处的一部分内壁对扩散有一定的贡献.对于电极/电解质界面的双电层电容而言,碳纳米管的所有内壁都有所贡献,其电容量可达68.7mF*cm-2(表观面积),表明碳纳米管电极具有制作超级电容器的重要应用价值.     

炭黑填充聚苯乙烯熔体流变行为

研究了炭黑(CB)填充聚苯乙烯(PS)熔体的稳态和动态流变行为. CB/PS复合体系在CB体积分数φ=0.06时发生逾渗转变. 结果表明, 低应变区熔体模量降低主要归因于粒子-粒子及粒子-高分子间作用力的破坏, 高应变下模量的急剧下降则主要与高分子链间解缠结有关. 采用“两相”模型拟合线性动态流变行为, 发现应变放大因子A_f(φ)、填充相模量及松弛指数与温度有关. A_f(φ)~φ关系符合Guth方程和扩散控制的粒子簇聚集模型. “粒子相”形状参数与聚集体分维度均随温度升高而有所降低, 说明CB粒子聚集体因团聚而趋于各向同性, 应变放大效应减弱. “粒子相”特征模量G'_f1(φ)和G"_f0(φ)与φ关系满足标度律. 当φ > 0.06时, G'_f1(φ)和G"_f0(φ)及其标度指数均随温度升高而明显降低, 其G'_f1(φ)变化幅度略大于G"_f0(φ), 说明“粒子相”弹性与黏性组分具有不同的温度依赖性. 随着温度升高, 扩散控制的CB粒子团聚过程加快, 应变放大效应减弱.     

多壁碳纳米管填充高密度聚乙烯复合材料的导电特性

自20世纪90年代Iijima发现碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)以来,由于其独特的力学性能、电学性能和极高的纵横比,使CNTs在纳米电子器件、催化剂载体、电极材料、储氢材料等方面的应用取得了引人注目的进展,迄今,CNTs填充高分子复合材料的研究主要集中在力学增强以及光学性能的改进方面,其制备方法主要是溶液法和原位聚合方法,     

CoO填充多壁碳纳米管作为锂离子电池负极材料

碳纳米管自1990年被日本科学家Iijima发现以来[1],由于其独特的结构组成而具有良好的强度和弹性模量、高比表面积、良好的耐腐蚀性和导电性等特点受到了广泛的关注,并已在催化剂载体、纳米电子器件、储能材料、复合功能材料等诸多领域得到应用。多壁碳纳米管(MWCNT)是由多层石墨卷绕而成的同心圆筒,石墨层间距约为0.034nm,管径一般为几十纳米,管长可达数微米,因此多壁碳纳米管具有较高的长径比,可以被看作一维纳米线。由于多壁碳纳米管在管壁之间和管腔之中存在大量空间,为锂离子的嵌入提供了可能,因此近年来关于多壁碳纳米管储锂的研究…     

加工工艺对气相生长碳纤维填充聚苯乙烯复合体系导电逾渗与动态流变特性的影响

研究了加工工艺对气相生长碳纤维(VGCF)填充聚苯乙烯(PS)复合体系导电逾渗与动态流变特性的影响.结果表明,低转速、短时间混合有利于VGCF形成较为完善的逾渗网络结构,其复合体系逾渗阈值低、导电性能好.使用作者提出的两相模型描述VGCF/PS复合体系的流变特性,发现低转速、短时间(30 r/min、5 min)混合条...     

多壁碳纳米管对聚甲醛性能的影响

将多壁碳纳米管(MWCNTs)和聚甲醛(POM)在转矩流变仪中熔融混合得到POM/MWCNT复合材料.研究了复合材料的形态,导热性能,导电性能,流变性能和结晶性能.结果表明,MWCNTs在没有经过处理的情况下能够均匀地分散在POM基体中;当向POM中添加1.0 wt%含量MWCNTs时,复合材料的导热系数上升到0.5289 W/(K m),比纯POM的导热系数0.198 W/(K m)提高1.5倍,通过有效介质方法(EMA)验证了体系导热系数提高幅度不大的原因是MWCNTs与POM之间形成了很高的界面热阻;当MWCNTs的含量为1.0 wt%时,体系产生了导电逾渗效应,逾渗值在0.5 wt%~1.0 wt%之间;MWCNTs对POM有显著的成核作用,当向POM中添加0.5 wt%含量的MWCNTs时,POM的结晶温度提高6℃左右,但当MWCNTs的添加量进一步增加时,结晶温度几乎不再变化,成核效果呈现"饱和"状态.另外,材料的复数黏度,储能模量和损耗模量随MWCNTs含量的增加而增加.     

聚乙烯基吡咯烷酮修饰多壁碳纳米管的研究

采用超声波辅助技术,研究了两亲性聚合物聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)修饰多壁碳纳米管(MWNTs)的效果、作用机理及影响因素.研究结果表明在适合的条件下两亲性聚合物PVP可以被引入到多壁碳纳米管表面,修饰后的MWNTs在DMF、乙醇和水等溶剂中具有良好的分散性.通过红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)分析表明,两亲性聚合物与MWNTs之间产生了化学接枝作用,高分辨透射电镜分析表明两亲性聚合物不均匀地存在于MWNTs的表面和端部.两亲性聚合物的浓度对接枝量的影响不大,但超声波作用时间对MWNTs表面两亲性聚合物PVP的接枝量有较大的影响,在超声时间为4h时接枝量最大.两亲性聚合物修饰效果不同于表面活性剂,采用表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)修饰的MWNTs经过洗涤过滤后,不能重新溶于水中,而两亲性聚合物PVP修饰的MWNTs可以重新溶解.     

MODIFICATION OF MULTI-WALLED CARBON NANOTUBES WITH POLY(NITRILOETHYLENENITRILOVINYLENE) “GRAFTING TO” THE SURFACE

A mild and facile way was used to prepare poly(nitriloethylenenitrilovinylene)-grafted multi-walled carbon nanotubes(MWCNTs-g-PNENV)nanocomposites via the"grafting to"method.The MWCNTs-g-PNENV nanocomposites are well dispersible in polar solvents such as water,tetrahydrofuran and ethanol.Chemical structure of the resulting product was characterized by Fourier transform infrared(FTIR)spectroscopy,transmission electron microscopy(TEM)and thermal gravimetric analysis(TGA).FTIR showed that the"grafting to"pr...     

多壁碳纳米管修饰电极的制备及其应用

研究了多壁碳纳米管修饰电极的制备方法及其对水飞蓟宾的电催化作用。利用循环伏安法和线性扫描法在乙醇-磷酸盐缓冲溶液中(pH=5.56)研究了水飞蓟宾的电化学特性。水飞蓟宾在多壁碳纳米管修饰电极上,于0.64 V处有一不可逆氧化峰,用线性扫描法建立了其定量方法,线性范围为2.0×10-6~1.0×10-4mol/L,检出限为4.4×10-7mol/L。利用该电极建立了水飞蓟宾的定性、定量方法,该法简便、快速、灵敏。     

THERMAL DECOMPOSITION AND FLAMMABILITY OF ACRYLONITRILE-BUTADIENE-STYRENE/MULTI-WALLED CARBON NANOTUBES COMPOSITES

Thermal and flammability properties of acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) with the addition of multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) were studied.ABS/MWNTs composites were prepared via melt blending with the MWNTs content varied from 0.2% to 4.0% by mass.Thermogravimetry results showed that the addition of MWNTs accelerated the degradation of ABS during the whole process under air atmosphere,and both onset and maximum degradation temperature were lower than those of pure ABS.The destabilizat...     

聚苯乙炔衍生物对碳纳米管的溶解作用与表面巯基官能化

设计合成了带巯基的聚苯乙炔衍生物,在产物的红外光谱上,3312和776 cm-1处炔氢特征吸收与2106 cm-1处碳碳三键的特征红外吸收消失;在产物的1H-NMR谱上,对应单体上炔氢的化学位移(δ=3.0)消失而对应共轭烯烃的化学位移(δ=6.4)出现;这些谱学特征变化证明了聚合反应的发生.巯基官能化的聚苯乙炔不仅能够发挥聚苯乙炔衍生物对碳纳米管的增溶作用,而且具有将碳纳米管表面巯基功能化的特殊性能.通过巯基与ZnO之间的强相互作用,ZnO纳米粒子被组装到巯基官能化的聚苯乙炔/碳纳米管杂化结构的外壳.本研究提供了制备新的多元复合纳米结构材料的方法.