本文關(guān)鍵詞：磁致取向MWCNTs增強環(huán)氧復(fù)合材料的性能表征及熒光性MWCNTs薄膜可控制備的研究

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【摘要】：碳納米管的獨特一維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的機械性能、電磁性能等特性,使其廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。然而,碳納米管因具有較大長徑比和相互間較強的范德華力而容易纏結(jié),分散性差且基體界面結(jié)合差。大量研究表明,對碳納米管表面進行有機改性且使其在基體中取向分布是實現(xiàn)提高其分散性和充分發(fā)揮其優(yōu)異特性的一個有效途徑。本文結(jié)合原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)法和化學(xué)共沉淀法對碳納米管進行表面化學(xué)改性得到了磁性碳納米管(MWCNTs-Fe3O4),并制備了磁致取向MWCNTs-Fe3O4增強的環(huán)氧復(fù)合材料,系統(tǒng)研究了MWCNTs-Fe3O4含量及其取向狀態(tài)對復(fù)合材料力學(xué)性能、電性能等的影響機制,同時在熒光標記的基礎(chǔ)上,利用真空抽濾法制備了熒光磁性碳納米管(FM-MWCNTs)的取向薄膜,研究了不同工藝條件與FM-MWCNTs取向薄膜結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性。結(jié)合ATRP法和化學(xué)共沉淀法成功制備了MWCNTs-Fe3O4,進步在有無磁場的條件下分別制備了取向和無規(guī)分布MWCNTs-Fe3O4增強的環(huán)氧復(fù)合材料。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、光學(xué)顯微鏡(OM)等表征手段研究發(fā)現(xiàn),MWCNTs-Fe3O4在樹脂基體中具有優(yōu)異的分散性,其取向度隨含量而升高。同時沿取向方向,取向MWCNTs-Fe3O4/環(huán)氧復(fù)合材料力學(xué)性能和電性能均明顯高于無規(guī)分布MWCNTs-Fe3O4/環(huán)氧復(fù)合材料,顯示了取向MWCNTs-Fe3O4對環(huán)氧復(fù)合材料的顯著增強效應(yīng)。隨MWCNTs-Fe3O4含量增加,環(huán)氧復(fù)合材料的力學(xué)性能和電性能呈上升趨勢,這主要歸因于MWCNTs-Fe3O4在基體中的高度取向和形成的微網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),能承載應(yīng)力轉(zhuǎn)移,且微網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的相互連接促進導(dǎo)電性能。選用熒光分子FTIC對MWCNTs-PGMA進行熒光標記,并結(jié)合ATRP法和化學(xué)共沉淀法成功制備了具有熒光和磁性的FM-MWCNTs。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、紫外光譜(UV)、熒光光譜(FM)及振動樣品磁強計(VSM)等手段研究表明,FM-MWCNTs呈現(xiàn)典型零維/一維結(jié)合的完整納米結(jié)構(gòu),具有綠色的熒光特性和優(yōu)異的磁響應(yīng)性。在此基礎(chǔ)上,采用真空抽濾法在磁場中進一步制備取向FM-MWCNTs的薄膜材料,通過掃描電子顯微鏡(SEM)及激光共聚焦掃描顯微鏡(CLSM)對薄膜的形貌、條帶狀取向結(jié)構(gòu)及明亮的綠色熒光進行表征分析,表明FM-MWCNTs在濃度1mg/ml以上、超聲4小時以及在強度為45-50mT的磁場中取向最佳且可成膜,實現(xiàn)了碳納米管薄膜的可控制備。
【關(guān)鍵詞】：MWCNTs-Fe_3O_4 F&M-MWCNTs 熒光標記 納米復(fù)合材料 取向薄膜 取向度
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB332;TB383.2
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 符號說明15-16
• 第一章 緒論16-38
• 1.1 碳納米管簡介16-20
• 1.1.1 碳納米管的發(fā)現(xiàn)與制備16-19
• 1.1.2 碳納米管的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)19
• 1.1.3 碳納米管的改性19-20
• 1.2 碳納米管的磁改性20-21
• 1.3 碳納米管的熒光標記21-23
• 1.4 碳納米管的取向23-29
• 1.4.1 碳納米管的取向方法23-27
• 1.4.2 碳納米管的取向度表征27-29
• 1.4.3 碳納米管取向的應(yīng)用29
• 1.5 CNTs/納米復(fù)合材料29-32
• 1.5.1 CNTs/納米復(fù)合材料的制備30-31
• 1.5.2 CNTs/納米復(fù)合材料的應(yīng)用31-32
• 1.6 取向碳納米管薄膜32-34
• 1.6.1 取向碳納米管薄膜的制備方法32-34
• 1.6.2 取向碳納米管薄膜的應(yīng)用34
• 1.7 本課題的研究內(nèi)容及意義34-38
• 1.7.1 本課題的研究內(nèi)容34-35
• 1.7.2 本課題的研究目的及意義35-38
• 第二章 實驗部分38-54
• 2.1 實驗原料38-39
• 2.2 實驗儀器及設(shè)備39-40
• 2.3 樣品制備40-48
• 2.3.1 MWCNTs-PGMA的制備40-42
• 2.3.2 MWCNTs-Fe_3O_4的制備42-43
• 2.3.3 MWCNTs-Fe_3O_4/環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料的制備43-45
• 2.3.4 F&M-MWCNTs的制備45-47
• 2.3.5 F&M-MWCNTs取向薄膜的制備47-48
• 2.4 表征與測試48-54
• 2.4.1 傅立葉紅外光譜(FTIR)表征48
• 2.4.2 熱失重分析(TGA)表征48
• 2.4.3 磁滯回線(VSM)表征48
• 2.4.4 紫外吸收光譜(UV-vis)表征48-49
• 2.4.5 熒光光譜(FM)表征49
• 2.4.6 掃描電子顯微鏡(SEM)表征49
• 2.4.7 透射電子顯微鏡(TEM)表征49-50
• 2.4.8 光學(xué)顯微鏡(OM)表征50
• 2.4.9 激光共聚焦掃描顯微鏡(CLSM)表征50
• 2.4.10 拉曼光譜表征50
• 2.4.11 樹脂澆鑄體的拉伸與彎曲測試50-53
• 2.4.12 樹脂澆鑄體的電性能測試53
• 2.4.13 樹脂澆鑄體的動態(tài)熱機械(DMTA)表征53-54
• 第三章 結(jié)果與討論54-82
• 3.1 MWCNTs-Fe_3O_4的表征與分析54-57
• 3.1.1 MWCNTs-Fe_3O_4的結(jié)構(gòu)表征54-56
• 3.1.2 MWCNTs-Fe_3O_4的微觀形貌表征56-57
• 3.2 MWCNTs-Fe_3O_4取向?qū)Νh(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料性能影響規(guī)律的研究57-68
• 3.2.1 MWCNTs-Fe_3O_4環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料的微觀形貌表征57-60
• 3.2.2 MWCNTs-Fe_3O_4/環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料的力學(xué)性能表征60-62
• 3.2.3 MWCNTs-Fe_3O_4/環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料的電學(xué)性能表征62-63
• 3.2.4 MWCNTs-Fe_3O_4在環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料中的取向分析63-68
• 3.3 F&M-MWCNTs的表征與分析68-75
• 3.3.1 F&M-MWCNTs的結(jié)構(gòu)與性能表征68-72
• 3.3.2 F&M-MWCNTs的形貌表征72-74
• 3.3.3 F&M-MWCNTs的熒光表征74-75
• 3.4 F&M-MWCNTs薄膜的表征與分析75-81
• 3.4.1 F&M-MWCNTs薄膜的形貌表征75-76
• 3.4.2 F&M-MWCNTs薄膜的熒光性能表征76-78
• 3.4.3 F&M-MWCNTs溶液濃度對其取向狀態(tài)的影響78-79
• 3.4.4 磁場強度對F&M-MWCNTs取向狀態(tài)的影響79-80
• 3.4.5 F&M-MWCNTs分散程度對其取向狀態(tài)的影響80-81
• 3.5 取向F&M-MWCNTs薄膜機理分析81-82
• 第四章 結(jié)論82-84
• 參考文獻84-90
• 致謝90-92
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文92-94
• 作者簡介94-96
• 導(dǎo)師簡介96-97
• 附件97-98

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王雪;周立;高超;徐宇虹;;靶向性多肽修飾熒光功能化碳納米管的制備及靶向腫瘤細胞的初步研究[J];高分子學(xué)報;2009年08期

，

本文編號：954163