碳纳米管PVC复合材料的制备及表征.pdfVIP

第24卷第l期 高分子材料科学与工程 v。1．24，N0．1 AND 2008年1月POLYMERMATERIALSSCIENCEENGINEERINGJan．2008 碳纳米管／PVC复合材料的制备及表征 王平华，王贺宜，唐龙祥，张 斌，程文超，梁永标 (台JIlT业大学化T学院高分子材料科学与工程系．安徽台肥230009) 摘要：采用RAFT活性聚合方法在碳蚋米管表面接枝上聚合物链。然后与PVC通过熔融共混方法复合 制备了碳纳米管／PVC纳米复合材料。对复合材料的结构与拉伸强度进行了表征研究，表明接枝聚合物 链的碳纳米管显著提高了PVC的拉伸强度。 关键词：碳纳米管；RAFT；PVC；力学性能 中图分类号：TB383 文献标识码：A 文章编号：i000—7555(2008)01—0036+03 自从1991年Lijma…发现了碳纳米管以面接枝聚合物处理)对复合材料的结构与力学 来，科学家们一直在探索和研究碳纳米管在各 性能的影响。 方面的应用【2--4J。碳纳米管是由单层或多层 石墨片卷曲而成的无缝纳米管状壳层结构，根 1实验部分 据管壁的层数可以分为单壁碳纳米管和多壁碳 1．1实验原料 纳米管。其直径分布在零点几纳米至几十纳米 苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、四氢呋喃、三氯 之间，长度一般为几十纳米至微米级。碳纳米 甲烷、乙二醇：使用前预先经过纯化处理；其它 管具有优异的力学性能、电学特性引5以及热性 试剂均使用分析级；PVC(SC,-5)：安徽氯碱化 能【6J。据报道，碳纳米管的断裂强度高达200工厂产品。 1．2碳纳来管的有机化及PVC倦纳米管复 GPa，弹性模量约为1TPa(7I。因此成为聚合物 的理想增强材料。但由于碳纳米管与聚合物基 合材料的制备 体的相容性差，碳纳米管容易团聚，使得碳纳米 1．2．1碳纳米管表面接枝聚合物：将60％的 管性能的充分发挥受到了限制。碳纳米管表面 浓硝酸和MWNT加入到烧瓶中，超声分散30 rain后在60℃回流24 的有机化是目前一种比较有效地提高碳纳米管 h。反应结束后用蒸馏 与聚合物基体相容性的方法。本实验室首次利 水反复洗涤，真空干燥得MWNT—CZ)OH；将上 h，无 用RAFT活性聚合方法在碳纳米管表面接枝步产物和过量的SOCl2在80℃下反应36 上聚合物链旧]，为碳纳米管的有机化提供了新 水四氢呋喃洗涤数次后真空干燥得MWNT- 的途径。 本文通过一系列反应在碳纳米管表面接上 二醇单酯在120℃反应48h。以无水四氢呋喃 可进行RAFT聚合的二硫代酯结构，然后加入洗涤数次。真空干燥得MWNT-Br；氮气保护下 MMA单体以及St单体在碳纳米管表面生成 共聚物链。并将接枝后的碳纳米管与PVC制 Br在60℃充分反应，以1．0tool／l。的HCI终 得碳纳米管／PVC复合材料。探讨了两种不同 止反应后用元水乙醚洗涤，真空干燥得 的碳纳米管处理方法(即简单的酸化处理和表 MWNT—s【：CS)Ph。 收稿13期：2006—08．14；修订日期：2007．01．08 基金项H：国家自然科学基金资助项目 联系人：王平华．主要从事聚合物_i}；：料及腔牯剂，高分子分子设汁及合成，塑料复台改性及纳米复台材料研究。E．mail：ph war】g@rnail．hi．ah．cn 第1期 王平华等：碳纳米管／PVC复合材料的制备及表征