碳纳米管的化学修饰及聚氨酯复合材料的制备
本文先对多壁碳纳米管进行了有效的纯化与短切，发现HNO3回流和混合酸超声相结合的纯化方法可以把多壁碳纳米管短切成500nm左右的短管，并且使其表面引入羧基等反应性基团。元素分析表明纯化后的C含量明显降低，这说明了纯化过程中无定性碳等杂质碳粒子的除去；红外光谱在1705.3cm-1处的羧基的吸收峰，表明多壁碳纳米管的端口及侧壁已被有效功能化。之后用缩合剂N,N-二环己基碳二亚胺(DCC)使纯化后的多壁碳纳米管与3-氨基-1,2,4-三唑反应，并用红外光谱、Raman光谱、元素分析和XPS等多种手段对反应前后的多壁碳纳米管进行了表征。红外光谱表明修饰后在1635.42cm-1出现羰基吸收峰，在3440.65cm-1出现了N-H的伸缩振动吸收峰；元素分析结果表明修饰后N、H含量明显提高，XPS结果表明修饰后出现了之前所没有的N1s峰。这些都证明3-氨基-1,2,4-三唑通过酰胺键连接在了多壁碳纳米管上。Raman光谱结果表明反应前后多壁碳纳米管的结构未发生变化。
用溶液混合的方法分别制备了以纯化后多壁碳纳米管和修饰后多壁碳纳米管为增强相的聚氨酯复合材料薄膜，用SEM观察了复合材料的断裂面形貌，发现3-氨基-1,2,4-三唑修饰的多壁碳纳米管在基体中的分散及与基体相容性均比酸纯化的多壁碳纳米管要好。多壁碳纳米管的加入极大地提高了聚氨酯的拉伸强度，碳管含量相同时，修饰后多壁碳纳米管对聚氨酯拉伸强度的提高量比纯化后多壁碳纳米管要大，当多壁碳纳米管含量为1％时，拉伸强度达到最大值。Raman光谱结果表明二者之间存在着一定的相互作用；TGA结果表明，修饰后多壁碳纳米管的加入可以一定程度地提高聚氨酯的耐热性。
碳纳米管;化学修饰;聚氨酯复合材料;胺基团;纯化;短切;溶液混合
北京化工大学
硕士
材料学
程斌
2006
中文
TQ127.11;TB383;TQ323.8
58
2006-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）