本文關(guān)鍵詞：碳納米管表面粗糙度對(duì)聚芳醚腈復(fù)合材料性能的研究

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【摘要】：碳納米管(CNT)以其優(yōu)異的物理和化學(xué)性能,在物理、材料、機(jī)械、生物等領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。碳納米管作為增強(qiáng)體添加到聚合物基體中,能夠進(jìn)一步提高復(fù)合材料的功能,擴(kuò)展了復(fù)合材料在電子器件、生物傳感器、光電信息材料和航空航天材料等方面的廣泛應(yīng)用前景。聚芳醚腈(PEN)作為一種新型的高性能熱塑性特種高分子材料,擁有高的熱穩(wěn)定性、優(yōu)良的機(jī)械性能和良好的化學(xué)惰性,它的出現(xiàn)促進(jìn)了高分子向高性能化、功能化和低成本化方向的發(fā)展。集兩者優(yōu)勢(shì)于一體的CNT/PEN復(fù)合材料在維持高的熱穩(wěn)定性、優(yōu)良的機(jī)械性能的同時(shí),還彌補(bǔ)了PEN介電性能方面的劣勢(shì),有望在電子電氣器件、航空航天、汽車(chē)配件等領(lǐng)域發(fā)揮作用。本論文重點(diǎn)研究碳納米管表面粗超度及其表面改性對(duì)CNT/PEN復(fù)合材料性能的影響,以制備綜合性能優(yōu)越的CNT/PEN復(fù)合材料,具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)首先通過(guò)酸化氧化處理制備不同酸化時(shí)間處理的CNT,利用原子力顯微鏡表征酸化后的CNT表面粗糙度。結(jié)果表明酸化氧化處理時(shí)間不僅對(duì)CNT管壁外的基團(tuán)數(shù)量、種類(lèi)有影響,同時(shí)還對(duì)碳納米管的長(zhǎng)徑比有影響。CNT管壁的基團(tuán)種類(lèi)、數(shù)量和長(zhǎng)徑比,終將會(huì)影響其在基體PEN中的分布,進(jìn)而對(duì)復(fù)合材料界面相容性產(chǎn)生影響。制備MWCNT/PEN復(fù)合材料,從介電、熱穩(wěn)定、力學(xué)、流變等方面研究了CNT粗糙度對(duì)復(fù)合材料的影響。綜合比較酸化氧化后的碳納米管對(duì)復(fù)合材料性能的影響,我們確定了優(yōu)化的酸化氧化處理時(shí)間為3h。(2)通過(guò)有機(jī)相3-氨基苯氧基鄰苯二甲腈(3-APN)對(duì)多壁碳納米管(MWCNTs)進(jìn)行修飾,并以其為添加劑制備3-APN@MWCNTs/PEN復(fù)合材料。通過(guò)研究表明,MWCNTs在基體PEN中的分散性有很大程度的提升,復(fù)合材料界面相容性得到改善,在維持原有良好熱力學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)上,在介電、力學(xué)等性能都得到進(jìn)一步提高,5 wt%(50 Hz)時(shí)其介電常數(shù)可以達(dá)到32.2,介電損耗為0.9。(3)通過(guò)無(wú)機(jī)相二氧化硅(Si O2)對(duì)MWCNTs進(jìn)行修飾,并以其為添加劑制備Si O2@MWCNTs/PEN復(fù)合材料。通過(guò)研究表明,MWCNTs在基體PEN中的分散性有很大程度的提升,復(fù)合材料界面相容性得到改善,在維持原有良好熱力學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)上,在介電、力學(xué)等性能都得到進(jìn)一步提高,其力學(xué)拉伸強(qiáng)度和彈性模量可達(dá)125 MPa和2950 MPa。
【關(guān)鍵詞】：多壁碳納米管 表面粗糙度 碳納米管/聚芳醚腈復(fù)合材料 界面相容性
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ127.11;TB33
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 MWCNTs復(fù)合材料概述10-15
• 1.1.1 MWCNTs增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的發(fā)展10-11
• 1.1.2 MWCNTs增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的制備方法11-14
• 1.1.3 MWCNTs增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的研究意義及應(yīng)用前景14-15
• 1.2 碳納米管/聚芳醚腈復(fù)合材料15-17
• 1.2.1 聚芳醚腈簡(jiǎn)介15-16
• 1.2.2 碳納米管/聚芳醚腈復(fù)合材料的特性16-17
• 1.3 本課題提出的背景、目的及主要內(nèi)容17-20
• 第二章 酸化MWCNTs/PEN復(fù)合材料的制備與性能研究20-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分20-24
• 2.1.1 主要原料20
• 2.1.2 不同酸化氧化時(shí)間MWCNTs的制備20-21
• 2.1.3 MWCNTs/PEN復(fù)合材料的制備21-22
• 2.1.4 表征測(cè)試22-24
• 2.2 結(jié)果與討論24-33
• 2.2.1 AFM表征24-25
• 2.2.2 結(jié)構(gòu)與形貌表征25-28
• 2.2.3 性能研究28-33
• 2.3 本章小結(jié)33-35
• 第三章 3-APN@MWCNTs/PEN復(fù)合材料的制備與性能研究35-47
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分35-38
• 3.1.1 主要原料35-36
• 3.1.2 3-APN@MWCNTs的制備36
• 3.1.3 3-APN@MWCNTs/PEN復(fù)合材料的制備36
• 3.1.4 表征測(cè)試36-38
• 3.2 結(jié)果與討論38-45
• 3.2.1 3-APN@MWCNTs的結(jié)構(gòu)與形貌表征38-40
• 3.2.2 性能研究40-45
• 3.3 本章小結(jié)45-47
• 第四章 SiO_2@MWCNTs/PEN復(fù)合材料的制備與性能的研究47-59
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分47-50
• 4.1.1 主要原料47-48
• 4.1.2 SiO_2@MWCNTs的制備48
• 4.1.3 SiO_2@MWCNTs/PEN復(fù)合材料的制備48-49
• 4.1.4 表征測(cè)試49-50
• 4.2 結(jié)果與討論50-57
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)與形貌表征50-53
• 4.2.2 性能研究53-57
• 4.3 本章小結(jié)57-59
• 第五章 結(jié)論59-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-68
• 攻讀碩士期間的研究成果68-69

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 趙元旭;李安;馮躍戰(zhàn);王波;劉春太;;短多壁碳納米管/聚碳酸酯復(fù)合材料的制備與性能[J];現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用;2015年05期

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5 王貴欣,瞿美臻,陳利,于作龍;碳納米管用作超級(jí)電容器電極材料[J];化學(xué)通報(bào);2004年03期

6 姜靖雯,彭峰;碳納米管應(yīng)用研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2003年03期

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 鐘家春;聚芳醚腈共聚物及其介電功能復(fù)合材料研究[D];電子科技大學(xué);2011年

2 周楨;聚合物/多壁碳納米管復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的研究[D];上海交通大學(xué);2007年

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本文編號(hào)：667161