多壁碳纳米管_聚乙烯醇复合材料膜的制备与表征
聚乙烯醇复合材料的合成与表征
聚乙烯醇复合材料的合成与表征摘要:聚乙烯醇是一种应用广泛的水溶性聚合物。
本文首先对其一般性质进行了简单概述，同时也介绍了它的一些特殊性质。
结合它的性质综述了它的一些主要应用领域，包括纤维加工、纸加工、粘合剂、乳化稳定剂、薄膜、成型物，而且概括了聚乙烯产品的研究进展。
最后结合具体实例，重点介绍了基于聚乙烯醇新材料-凹凸棒土/聚乙烯醇纳米复合材料的合成与表征，并结合各种表征结果对该复合材料的改性机理进行了详细分析。
关键词:聚乙烯醇；凹凸棒土；复合材料；合成；表征Abstract：Polyvinyl alcohol is a widely used water-soluble polymer. Firstly, the nature of a brief overview, and also introduced some of its special nature. Summary of the nature combined with its some of its main application areas, including fiber processing, paper processing, adhesives, emulsion stabilizers, film forming material, and summarizes the research progress of polyethylene products. Finally, specific examples, highlights the polyvinyl alcohol-based new materials-Synthesis and characterization of attapulgite / polyvinyl alcohol nanocomposites, combined with a variety of characterization results of the modification mechanism of the composites were analyzed in detail.Keywords：polyvinyl alcohol; attapulgite; composite materials; synthesis; characterization引言聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，简称PV A)，是由聚醋酸乙烯酷经碱催化醇解而得的水溶性聚合物，结构式如图1-1所示，白色片状、絮状或粉末状固体，无味。
聚乙烯醇_多壁碳纳米管复合材料的结构与性能
均链长变小，使得 PVA/MWNT 复合材料的玻璃化 转变温度升高。
研究论文
Fib e r Re s e a rc h
图 3 PVA/MWNT 共混膜的 DSC 曲线 （40～150 ℃）
从图 4 中可以看到，随着碳纳米管的加入，复 合材料的结晶熔融峰增强，峰的面积增大。说明在 实验范围内随着碳纳米管含量的增加，复合材料的 结晶度增加，有可能是碳纳米管的存在促进 PVA 大分子的结晶成核。高分子材料的结晶度提高，相 应 的 材 料 的 强 度 也 会 得 到 提 高 ， 这 正 是 PVA/ MWNT 复合材料的断裂强度随碳管含量提高的原因 之一。
Properties and Structures of PVA / MWNT Blend Film PAN Wei, HE Xiao-wei, CHEN Yan, QU Liang-Jun (Zhongyuan Institute of Technology, Zhengzhou 450007, Henan, China) Abstract: The PVA/MWNT blends were prepared by solution -mixing method assisted by high -energy sonication. IR, DSC and SEM had been applied to research the film. Electrical properties and mechanical properties of the film had been tested． As a result, there was some interaction between PVA and MWNTs. That solution method would make MWNTS well dispersed in the PVA matrix and the obtained materials had good electrical properties and nice mechanical properties. Key words: MWNT, PVA, blend, property, structure
聚吡咯-多壁碳纳米管-聚偏氟乙烯介电复合材料的制备与性能
与性能聚吡咯/多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯介电复合材料的制备与性能引言：聚合物复合材料作为一种重要的功能材料，具有广泛的应用前景。
随着科技的进步，人们对高性能、多功能材料的需求不断增加。
因此，研究人员开始关注将纳米填料引入聚合物基质中，以改善复合材料的性能。
本文重点介绍了一种用于制备聚吡咯/多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯（Polypyrrole/Multi-Walled Carbon Nanotubes/Polyvinylidene Fluoride，PPy/MWCNTs/PVDF）介电复合材料的方法以及其性能。
1. 聚吡咯/多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法1.1 聚吡咯（PPy）的制备聚吡咯是一种具有导电性能的聚合物，可通过化学氧化或电化学聚合的方法进行制备。
本文中，采用电化学聚合的方法制备聚吡咯。
1.2 多壁碳纳米管（MWCNTs）的制备多壁碳纳米管具有优异的导电性能和机械性能，可通过化学气相沉积（CVD）法制备。
在该方法中，乙烯作为碳源在高温条件下与金属（如铁、镍等）催化剂反应生成碳纳米管。
1.3 聚偏氟乙烯（PVDF）的制备聚偏氟乙烯是一种常用的高性能聚合物，可通过溶液法、熔融法或浸渍法等方法进行制备。
本文中，采用溶液法制备聚偏氟乙烯。
将聚吡咯和多壁碳纳米管分散在聚偏氟乙烯的溶液中，并进行超声处理和搅拌，使其均匀混合。
然后，将混合物进行浇注、挤压或热压成型，得到所需的复合材料。
2. 聚吡咯/多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯复合材料的性能2.1 电导性能由于聚吡咯和多壁碳纳米管具有良好的导电性能，将其引入聚偏氟乙烯基质中可以大幅提高复合材料的电导性能。
实验结果显示，添加适量的聚吡咯和多壁碳纳米管可以使复合材料的电导率提高数个数量级。
2.2 机械性能由于多壁碳纳米管具有优异的机械性能，将其引入聚偏氟乙烯基质中可以显著提高复合材料的强度和刚性。
实验结果表明，添加适量的多壁碳纳米管可以使复合材料的强度和刚性提高近二十倍。
原位聚合法制备多壁碳纳米管_聚乙烯复合材料的研究
第20卷 第3期 沈 阳 化 工 学 院 学 报Vol.20 No.32006.9 JOURNAL OF SHEN YAN G INSTITU TE OF CHEMICAL TECHNOLO GY Sep.2006文章编号: 1004-4639(2006)03-0205-06原位聚合法制备多壁碳纳米管/聚乙烯复合材料的研究李天一, 李三喜, 伞小广(沈阳化工学院材料科学与工程学院,辽宁沈阳110142)摘 要: 通过原位聚合法制备改性的多壁碳纳米管和聚乙烯复合材料.讨论偶联剂对催化活性、复合材料力学性能等的影响.实验表明:经过酸化和偶联剂改性的多壁碳纳米管通过二次负载钛系活性可达2.0×103g/g ·h 左右,分子量为2.0×105左右,当复合材料中多壁碳纳米管质量分数达2.5%时拉伸强度可超过30MPa.关键词: 原位聚合; 复合材料; 多壁碳纳米管中图分类号: TQ505.4 文献标识码: A收稿日期: 2005-12-06基金项目: 辽宁省教育厅高等学校科学研究项目计划(20012066,2004D073);沈阳市科学技术计划(103204021203)作者简介: 李天一(1981-),女,辽宁沈阳人,在读硕士研究生,主要从事纳米复合材料的研究. 自日本N EC 的Iijima [1]生产出世界上第一支碳纳米管以来,碳纳米管就以其许多优异的特点,如极高的抗拉强度、电导性能等引起了材料、物理、化学等各学科研究人员的极大关注.由于这些优异的性能,碳纳米管在复合材料、电子等领域的极大应用价值引起人们的广泛关注[2].然而,由于碳纳米管的缠绕团聚和碳纳米管分子间范德华力的作用,将碳纳米管应用在聚合物基体中充分发挥其优异作用还十分有限[3].制备碳纳米管复合材料的2种主要方法是共混法和原位聚合法.与共混法相比,原位聚合法获得的复合材料中碳纳米管分散更均匀,并且在碳纳米管与聚合物基体之间有更强的相互作用[4].Z.Jia 等[5-6]通过原位聚合法复合制备了PMMA/CN Ts 、PA6/CN Ts 复合材料,其机械性能和热性能均有一定提高.为得到性能更优异的复合材料,我们采用原位聚合法制备多壁碳纳米管/聚乙烯复合材料.1 实验部分1.1 原料及试剂多壁碳纳米管(中国科学院沈阳金属研究所);乙烯基三乙氧基硅烷(武汉天目科技有限公司);四氯化钛(沈阳化学试剂厂);正庚烷(沈阳新兴试剂厂);三乙基铝(工业级,中国石油辽阳石油化工分公司);正己烷(天津市大茂化学仪器供应站);己烷、乙烯、氮气(中国石油辽阳石油化工分公司);浓盐酸(分析纯,沈阳民生化工厂);浓硫酸(分析纯,沈阳市联邦试剂厂);浓硝酸(分析纯,沈阳新兴试剂厂);高锰酸钾(化学纯,沈阳新兴试剂厂);正庚烷(化学纯,天津博迪化工有限公司).1.2 多壁碳纳米管的酸化用无水乙醇浸泡2d 的多壁碳纳米管1g ,分别用分步酸化法(盐酸、硝酸)、复合酸酸化法(盐酸硝酸以体积比1∶3混合)、高锰酸钾酸化法,在100℃油浴,回流冷凝,磁力搅拌下反应一定时间,反应产物进行处理,过滤,干燥待用.1.3 多壁碳纳米管的改性首先将酸化好的多壁碳纳米管加入到去离子水中,搅拌分散,于56℃加入质量分数为3%的TM 212(乙烯基三乙氧基硅烷),然后用体积分数为35%的氨水调节溶液的p H值,使之达9～10,反应4h后,分别用蒸馏水和无水乙醇洗3次,抽滤,真空60℃干燥.1.4 催化剂的制备1.4.1 负载钛系催化剂在氮气环境下,将处理过的多壁碳纳米管分散在正己烷溶剂中,用超声波分散2h.油浴加热到69℃,保持恒温,在回流冷凝、磁力搅拌下滴加一定量的四氯化钛溶液,反应4h后,用正己烷洗涤至溶液无色.重复上述实验进行二次载钛,用正己烷洗涤至无色,封存.1.4.2 负载铁系催化剂在氮气环境下,向三口瓶内加入200mL正庚烷,在磁力搅拌下加入一定量的多壁碳纳米管,用超声波分散2h.在50℃下滴加溶有Fe(Ⅱ)系络合物的庚烷溶液,反应6h.反应结束后,用庚烷洗涤反应产物至无色,重复上述实验进行二次载铁,用正庚烷洗涤至无色,封存.1.5 催化剂聚合反应聚合反应釜先后用乙烯、氮气进行置换,加入己烷搅拌升温,待反应器温度升到50℃开放空阀,加上述催化剂(两种)及TEA(三乙基铝),快速开乙烯阀,使反应器压力保持0.8MPa.反应一段时间后,关乙烯阀,打开放空阀降温排料,除去己烷溶剂后,得到复合材料,干燥备用.1.6 测试与表征1.6.1 多壁碳纳米管酸化形态分析利用XP2201型偏光显微镜和J EM21011型透射电镜(日本电子)表征多壁碳纳米管酸化效果.1.6.2 聚合物分子量表征粘度法:称取一定量的聚合物溶解于十氢萘中,在135℃条件下使用乌氏粘度计测定溶剂和溶液经流毛细管的时间,用一点法计算特性粘度,再根据粘度2分子量经验公式[η]=KMα(K=0.0677,α=0.67)计算分子量.1.6.3 复合材料堆密度的测量先将聚乙烯产品装入固定体积及高度的容器中,然后打开底阀,让聚乙烯产品自然装入其下面100mL容器中,称产品质量后除以聚乙烯所占的体积即得堆密度数值.1.6.4 复合材料力学性能的测试由英国HOUNSFIELD生产的电子万能试验机测试复合材料的力学性能.测定条件:试样夹持长度:15mm;拉伸速度:10mm/min;伸长的测量精度为0.01mm,每一试样测定5次,取平均值.2 结果与讨论2.1 多壁碳纳米管的酸化表1为多壁碳纳米管不同酸化方法对催化剂淤浆形态的影响.表1 多壁碳纳米管不同酸化方法对催化剂淤浆形态的影响酸化方法后续分散处理淤浆状态操作性HCl、HNO3细而均匀易HCl/HNO3混合酸细而均匀不易HCl/HNO3混合酸H2O团聚但均匀易H2SO4/HNO3混合酸团聚不均匀易H2SO4/KMnO4混合酸细而均匀易H2SO4/KMnO4混合酸HNO3更细而更均匀易 在制备多壁碳纳米管过程中,在多壁碳纳米管内部残留部分金属催化剂,而且含有多种类型的碳,如碳纳米粒子、富勒烯和无定型碳、无定形碳纤维、石墨微粒等;还有高温制备时,因温度过高造成的无定形碳烧结.这些杂质与多壁碳纳米管混杂在一起,且化学性质相似,用一般方法很难进行分离.因此,研究采用不同酸化方法对多壁碳纳米管进行酸化,将多壁碳纳米管从其他颗粒及杂质中分离出来.由于多壁碳纳米管与水分子之间存在吸附作用,使多壁碳纳米管悬浮于水中.当残余的酸较多时,酸离子首先与多壁碳纳米管吸附,削弱了多壁碳纳米管与水分子间的吸附,因而多壁碳纳米管易沉淀.当酸化后再用水进行后续处理,使多壁碳纳米管与水分子间的吸附力增大,多壁碳纳米管易团聚.用单酸分步处理的多壁碳纳米管的淤浆状态细而均匀,且操作容易,不需再用后续分散处理即能得到理想的多602沈 阳 化 工 学 院 学 报 2006年壁碳纳米管载体.由图1可以看出,经过酸化能够较有效地将多壁碳纳米管从其他颗粒及杂质中分离出来,达到提纯多壁碳纳米管的目的.(a ) 未处理的多壁碳纳米管(b )酸化处理过的多壁碳纳米管图1 多壁碳纳米管放大630倍的偏光照片多壁碳纳米管在浓硝酸煮沸过程中发生了变化(如图2所示).图2 多壁碳纳米管酸化反应这是因为在高温下,浓硝酸发生分解,释放出自由氧原子和二氧化氮,如果两个自由氧原子与一个多壁碳纳米管上的碳原子结合,就可能形成一个CO 2,并导致多壁碳纳米管破损或断裂.与多壁碳纳米管的六边形碳环相比,五边形碳环和七边形碳环处于亚稳定态,环上的碳原子能量较高,比较活泼,易被氧化.因此,自由氧原子首先从五边形碳环和七边形碳环聚集的多壁碳纳米管曲率较大的部位开始氧化.一个氧原子与一个碳原子结合可能在碳纳米管上与水中的H +、OH -以及自由氧等结合形成COOH ,也可能形成一个C OH ,从而得到羟基.从氧化过程分析,COOH 、OH 等在不稳定的多壁碳纳米管的端口或弯曲处.由图3(a )可以看出,当用硝酸氧化进行到一定程度,碳纳米管的端口经过氧化已经打开.由图3(b )可以看出,经过酸化的多壁碳纳米管上由于经过强酸氧化而产生了缺陷,使其更适合做催化剂的载体.(a ) 酸化后碳管管口打开(b ) 酸化后在碳管管壁上产生缺陷图3 经过酸化的多壁碳纳米管透射电镜照片2.2 载体的改性对催化剂的影响通过乙烯基三乙氧基硅烷对酸化后的多壁碳纳米管进行改性.由于多壁碳纳米管表面的羟基可能与硅烷水解产生的羟基发生缩合,失去水分子,形成氧桥键.这是因为乙烯基三乙氧基硅烷在水溶液中极易发生水解为CH 2CHSi (OH )3,而这种物质很不稳定,容易失去水分子,变为低分子的缩聚物,反应机理如图4所示.702第3期 李天一,等:原位聚合法制备多壁碳纳米管/聚乙烯复合材料的研究 CH2CHSi(OC2H5)3+H2O CH2CHSiCHSiCH2OOH+OH MCN TH2O CH2CHSiCHSiCH2OO MCN T图4 乙烯基三乙氧基硅烷改性多壁碳纳米管的反应机理用硅烷偶联剂(乙烯基三乙氧基硅烷)对酸化过的多壁碳纳米管进行改性,使多壁碳纳米管与硅烷偶联剂相连,硅烷偶联剂的另一端的双键在聚合过程中断开与聚乙烯聚合.改性后的催化剂载体对催化剂和复合材料性能的影响如表2所示.表2结果表明,用硅烷偶联剂对酸化过的多壁碳纳米管进行改性,提高了催化剂的活性;改性的多壁碳纳米管与聚乙烯有很好的界面结合,从而提高了复合材料的拉伸强度.表2 催化剂载体的改性对催化剂和复合材料性能的影响载体处理方法催化剂活性/(g/g·h)复合材料拉伸强度/MPa熔点/℃结晶度/%分子量未用偶联剂处理2×10318.37141.850.4 1.96×105用偶联剂处理 1.3×10428.95134.145.0 2.31×105注:聚合压力为0.8MPa 聚合时间为30min.2.3 负载方法对催化剂活性的影响负载方法对催化剂活性的影响见表3.由表3可以看出,负载钛系催化剂和铁系催化剂,多壁碳纳米管负载两次催化剂的活性都比一次负载的要好得多.由于在一次负载时,催化剂将碳管上一些不利于催化活性的杂质和微量的水先反应,而使第二次负载的更加完全,使得二次负载的活性比一次负载的活性要好得多.表3 负载方法对催化剂活性的影响负载方法聚合时间/min复合材料中碳管的含量w/%催化剂活性/(g·g-1·h-1)一次载钛20201×102二次载钛3022×103一次载铁10----二次载铁3027.57×1032.4 不同催化剂对聚合物分子量的影响不同催化剂对聚合物分子量的影响如表4所示.表4 不同催化剂对聚合产物分子量影响催化剂活性组分偶联剂处理活性/(g/g·h)特性粘度/(g·mL-1)分子量3CN T2Fe Fe(Ⅱ)无7.57×103247.26 2.08×105CN T2222TiCl4无 2.0×103265.77 2.31×105CN T2525TiCl4无 2.4×103262.52 2.27×105TM21220.5TiCl4有 2.2×103237.5 1.96×105TM21221TiCl4有 1.9×103200 1.50×1053粘度法测分子量用公式[η]=KMα 公式中K=0.0677g/mL α=0.67 实验结果表明,多壁碳纳米管无论负载铁系催化剂还是钛系催化剂对聚合物分子量的影响都不大,但负载铁系催化剂的聚合活性要比负载钛系有很大的提高.是否对载体进行偶联剂处理对聚合物分子量的影响也不大,聚合物分子量基本在2×105左右.2.5 聚合时间对聚合物堆密度的影响由图5可以看出,随着聚合时间的增加,聚合物堆密度也有一定的提高,可能是由于随着聚合时间的增加,聚合物越紧密,而使聚合物堆密度提高.802沈 阳 化 工 学 院 学 报 2006年图5 聚合时间对聚合物堆密度的影响216 不同因素对复合材料力学性能的影响将多壁碳纳米管作为复合材料的增强体,可以提高材料的力学性能.作为复合材料的增强体时需要考虑多壁碳纳米管和基体的结合情况,因此,采用硅烷偶联剂(TM 212)对其进行处理,在多壁碳纳米管最外层与基体形成化学键,使其与聚乙烯在聚合过程中形成键桥,结合比较紧密,以提高复合材料的力学性能.由图6可以看出,在由TM 212处理过的多壁碳纳米管质量分数为2.5%时,复合材料的拉伸强度达到最大值.这是由于多壁碳纳米管具有纳米尺寸,比表面积很大,能与聚合物基体结合的充分,多壁碳纳米管被聚乙烯所包缚,又通过偶联剂做键桥,使多壁碳纳米管和聚乙烯之间的作用力较大,有良好的界面结合,故拉伸强度提高.而未用偶联剂处理的多壁碳纳米管复合材料的拉伸强度比处理过的下降近20%.当多壁碳纳米管的质量分数超过2.5%时,由于多壁碳纳米管含量的提高,在聚乙烯中很难分散均匀,易发生团聚,在基体中很难以纳米尺寸存在,因此,增强效果也很难发挥,使材料的拉伸强度显著下降.图6 多壁碳纳米管对复合材料拉伸强度的影响3 结 论(1)采用单酸分步酸化(盐酸、硝酸)处理的多壁碳纳米管既有很强的操作性,又有很好的酸化效果,多壁碳纳米管管口打开,管壁制造出缺陷.(2)采用偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷处理过的载体催化剂比未处理过的聚合活性高,并且聚合出的复合材料的力学性能有所提高.(3)无论是负载钛系催化剂还是铁系催化剂在催化剂载体化过程中,二次负载比一次负载的催化剂聚合活性要高.(4)无论负载铁系催化剂还是钛系催化剂对聚合物分子量的影响都不大,但负载铁系催化剂的聚合活性要比钛系的高.载体是否进行偶联剂处理对聚合物分子量的影响也不大.(5)聚合产物的堆密度随聚合时间的增大而增大.(6)复合材料的拉伸强度在多壁碳纳米管质量分数为2.5%时达到最大值,之后随碳管含量的增加,拉伸强度明显下降.参考文献:[1] Iijima S.Helical Microtubes of Graphitic Carbon[J ].Nature ,1991,354:56-58.[2] 喻光辉,曾繁涤.聚氨酯/碳纳米管复合材料力学及电性能研究[J ].工程塑料应用,2005,33:11-14.[3] P tschke P ,Bhattacharyya A R ,Janke A.CarbonNanotube 2filled Polycarbonate Composites Produced by Melt Mixing and Their Use in Blends with Polyethylene[J ].Carbon ,2004,42:965-969.[4] Tong X ,Liu C ,Cheng H ,et al.Surface Modifica 2tion ofSingle 2walledCarbonNanotubeswithPolyethylene Via in Situ Z iegler 2Natta Polymerization [J ].Applied Polymer Science ,2004,92:3697-3700.[5] 贾志杰,王正元,梁吉,等.关于尼龙26/碳纳米管复合材料的研究[J ].材料工程,1999,14(2):32-35.[6] 贾志杰,王正元,梁吉,等.关于PA6/碳纳米管复合材料的复合方法的研究[J ].新型炭材料,1998,9:3-7.902第3期 李天一,等:原位聚合法制备多壁碳纳米管/聚乙烯复合材料的研究Synthesis and Studies on Multiwalled Carbon Nanotubes/Polyethylene Composites via In2situ PolymerizationL I Tian2yi, L I SAN2xi, SHAN Xiao2guang(School of Materials Science and Engineering,Shenyang Institute of ChemicalTechnology,Shenyang110142,China)Abstract: Modified multiwalled carbon nanotubes(MWN Ts)/polyethylene(PE)composites were pre2 pared by in2situ polymerization.The effect of the coupling agent on catalyst activity and composites me2 chanical properties were disscussed.The results had showed that activity of multiwalled carbon nan2 otubes,which were treated by acid and modified by coupling agent respectively,then followed by twice support titanium,was about2.0×103g/(g·h).The molecular weight of composites was about2.0×105.When multiwalled carbon nanotubes content reaches2.5%in composites,the tensile strength was 30MPa.Key words: in2situ polymerization; composites; multiwalled carbon nanotubes(上接第204页)学研究进展[J].高分子材料科学与工程,2004,20(1):36-39.[7] 金日光,华幼卿.高分子物理[M].北京:化学工业出版社,2000:34-35.[8] 殷敬华,莫志深.现代高分子物理学[M].北京:科学出版社,2001:81-94.Study on Isothermal Crytallization Behavior of iPPL IN Hai2yun,TIAN Xue, L I Bing, WAN GJi2ku(Shenyang Institute of Chemical Technology,Shenyang110142,China)Abstract: Crystallization behavior of isotactic polypropylene(iPP)were studied and observed by polariz2 ing microscope,and also compared to that of PP/MM T(montmorillonite)composites.Crystallization rate of PP/MM T nanocomposites increases and dimensions of spherulite become smaller due to the intro2 duction of MM T which can be used as nucleating agent during crystallization process of iPP.Crystal growth and morphology of bulk iPP crystallized from melt,especially behavior of iPP melt under the shear stress were further studied,which indicate that the crystals in the forms of dedrites,cylindrites, fibrous can form under the shear stress.It is concluded that polymer melt is not in the state of overall dis2 order,but partly in order state.Key words: iPP; shear stress; crystallization; morphology012沈 阳 化 工 学 院 学 报 2006年。
一种高导热的碳纳米管-聚乙烯醇复合纤维及制备方法[发明专利]
![一种高导热的碳纳米管-聚乙烯醇复合纤维及制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/10aeaa2153d380eb6294dd88d0d233d4b14e3fa9.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011325536.2(22)申请日 2020.11.23(71)申请人 广州荣心科技有限公司地址 510610 广东省广州市天河区石牌西路119号2709房(72)发明人 梁锦秀 (74)专利代理机构 北京高航知识产权代理有限公司 11530代理人 王为(51)Int.Cl.D01F 6/50(2006.01)D01F 1/10(2006.01)(54)发明名称一种高导热的碳纳米管-聚乙烯醇复合纤维及制备方法(57)摘要本发明涉及聚乙烯醇技术领域，且公开了一种高导热的碳纳米管‑聚乙烯醇复合纤维，碳纳米管的羧基与聚乙烯醇的羟基发生酯化反应，从而将碳纳米管和聚乙烯醇通过化学键的连接有机结合，再通过静电纺丝法，得到碳纳米管‑聚乙烯醇复合纤维，在化学键的连接作用下，提高了碳纳米管和聚乙烯醇纤维的界面作用力和结合力，使碳纳米管高度分散在聚乙烯醇纤维的基体中，避免了碳纳米管粒子之间的团聚，两者之间产生良好的应力传递作用，大幅提高了聚乙烯醇纤维的拉伸强度和杨氏模量，同时高度分散的碳纳米管在聚乙烯醇纤维中形成三维导热网络，从而提高了复合纤维的导热性能和导热性能。
权利要求书1页 说明书5页 附图2页CN 112430863 A 2021.03.02C N 112430863A1.一种高导热的碳纳米管-聚乙烯醇复合纤维，其特征在于：所述高导热的碳纳米管-聚乙烯醇复合纤维的制备方法包括以下步骤：(1)向锥形瓶中加入蒸馏水和碳纳米管，超声分散后加入亚硝酸异戊酯和5-氨基间苯二甲酸，加热至80-100℃，回流反应20-30h，离心分离、乙醇和蒸馏水洗涤，制得羧基化碳纳米管；(2)向反应瓶中加入二甲亚砜溶剂、羧基化碳纳米管和聚乙烯醇，超声分散后加入缩合剂和催化剂，加热至40-70℃，反应6-12h，加入甲醇进行沉淀，过滤、甲醇和丙酮洗涤并干燥，得到聚乙烯醇接枝碳纳米管；(3)配置质量分数为6-10％的聚乙烯醇接枝碳纳米管的纺丝液，通过静电纺丝装置，进行静电纺丝过程，制得高导热的碳纳米管-聚乙烯醇复合纤维。
超高韧性多壁碳纳米管-聚乙烯醇纤维改性地聚合物及其制备方法[发明专利]
![超高韧性多壁碳纳米管-聚乙烯醇纤维改性地聚合物及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/15fbf301856a561253d36fc1.png)
专利名称：超高韧性多壁碳纳米管-聚乙烯醇纤维改性地聚合物及其制备方法
专利类型：发明专利
发明人：李杉,李发平,卢亦焱,杨哲铭,闫东明,蔡新华
申请号：CN202010898858.X
申请日：20200831
公开号：CN111995308A
公开日：
20201127
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种超高韧性多壁碳纳米管‑聚乙烯醇纤维改性地聚合物及其制备方法，该材料以地聚合物作为基材，通过内掺复合纤维组成。
本发明的地聚合物具有凝结速度快，韧性高，凝结速度快，流动性好等特点，此外该地聚合物还具有较高的施工性能和耐久性能。
本发明的超高韧性多壁碳纳米管‑聚乙烯醇纤维改性地聚合物能广泛应用于梁，柱等结构的加固，具有很高的应用推广价值。
申请人：武汉大学
地址：430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学
国籍：CN
代理机构：武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：胡甜甜
更多信息请下载全文后查看。
碳纳米管导电聚合物薄膜的制备与表征
摘要在这项研究中，异质结构，制得碳纳米管薄膜（CNT）/导电聚合物(CP）在透明基底上。
单壁碳纳米管被沉积在透明基板上，并用作电极并以电化学方式在其上生长的CP薄膜。
在实际应用中，所制得的异质结构可能是足够透明和导电的。
我们使用聚吡咯或聚苯胺作为CP，通过改变整个化学和电化学条件得到不同的SWCNT的CP膜。
我们测它的光吸收和导电性，以优化用于获得同时具有高导电性和透明度的薄膜的条件。
我们分析它的拉曼光谱，来表征得到的薄膜。
拉曼光谱显示碳纳米管和CP之间的的互作用引言众所周知，碳纳米管（CNT）有令人关注的机械性能和电性能。
单层碳纳米管具有极高的杨氏模量，硬度和韧性。
以及非常高的导电性（大约2000S.cm-1在巴基纸，受限于石墨管管内变异过程）。
共轭聚合物，尤其是聚苯胺（PA）和聚吡咯，是很好的导电聚合物（CP），而且它们的运输和光谱性质已经被深入研究过。
其导电率强烈地依赖于它们的化学或局部结构，且获得它们的方法和条件对导电率影响也很大。
其室温电导率值接近100 S.cm-1为了提高其机械性能或电学性能，基于CNT不同的复合材料已经被开发。
碳纳米管- 聚合物复合材料，首先由Ajayan等人制备。
通过机械混合的多壁碳纳米管和环氧树脂。
从那时起，许多努力都集中碳纳米管- 聚合物复合材料的设计和制备，以获得一种新的材料，具有在特定的应用中所需的特性。
这些研究都集中在CNT-CP等，即CNT-PPV（聚对亚phenylenevynilene），用于光伏器件; CNTpolyacetylene;CNT-PMMA和CNT-PPy-聚吡咯。
通过共聚合，其中大部分与多壁碳纳米管，不同类型的复合材料包括PA已经制得，具有高达50wt％的多壁碳纳米管，或达到10wt％。
我们在本研究的目的是为了获得可沉积在玻璃或塑料基板上的透明导电性薄膜;在后者的情况下所得到的异质结构的膜需要是可塑性强的，以使其适应于任何表面。
2，实验步骤2.1。
多壁碳纳米管_环氧树脂复合材料的制备及性能研究_胡超
图 2 MWCNT 含量与 MWCNT/EP 复合材料体积电阻率的关系 Fig. 2 Relationship between MWCNT content and volume resistivity of MWCNT/EP composites
· 70 ·
化学推进剂与高分子材料 Chemical Propellants & Polymeric Materials
导电高分子复合材料是将导电填料加入到单 一或多相聚合物中并以一定方式复合而成的功能 性 高 分 子 材 料， 具 有 导 电 性 好、 质 轻、 耐 腐 蚀 等 优点
[1]
研究发现，由于 MWCNT 自身具有良好的柔韧性， 所以当复合材料受到应力时 MWCNT 可以吸收一 部 分 能 量， 从 而 提 高 复 合 材 料 的 冲 击 强 度。 本 实 验采用机械搅拌与超声相结合的方法制备了 MWCNT/EP 导 电 高 分 子 材 料， 使 MWCNT 在 EP 中 均匀分散，并研究了 MWCNT 不同含量对复合材 料电性能、动态力学性能和热稳定性的影响。
· 68 ·
化学推进剂与高分子材料 Chemical Propellants & Polymeric Materials
2015 年第 13 卷第 6 期
多壁碳纳米管 / 环氧树脂复合材料的制备及性能研究
胡超，刘虎，曹晓瀚，代坤，刘春太，申长雨
（郑州大学材料科学与工程学院，橡塑模具国家工程研究中心，河南郑州 4米管 （ MWCNT） 的 MWCNT/环氧树脂 （ EP） 复合材 料。用扫描电镜观察了 MWCNT/EP 复合材料的微观结构，发现 MWCNT 均匀分散在 EP 中。研 究了 MWCNT/EP 复合材料的导电逾渗行为，材料的逾渗值为 0.033% 。分析了复合材料的动态力 学性能，结果表明 MWCNT 的加入提高了 EP 的固化交联程度和韧性，同时复合材料的玻璃化转 变温度也有提高。 关键词 ：环氧树脂；多壁碳纳米管；复合材料；电学性能；动态力学性能 中图分类号 ： TQ317 文献标识码 ： A DOI : 10.16572/j.issn1672-2191.201506013