CNTs具有特殊的空間拓撲結構﹑很大的長徑比，良好的化學穩定性和熱穩定性﹐**的力學性能和獨特的電學性能,因而在光電﹑機械和導熱等各個領域有著廣泛的應用,其中聚合物/CNTs復合材料是研究熱點之—。聚合物/CNTs復合材料中 CNTs不但可起到增強的作用,還可以起到增韌效果,但是CNTs容易團聚﹐很難分散﹐為了提高CNTs的的分散能力﹐增強CNTs與聚合物之間的相容性,需要對CNTs的表面進行改性。

實驗部分

1.樣品制備

  CNTs的氟化改性:將原始CNTs與聚四氟乙烯按m(CNTs):m(聚四氟乙烯)=1：9的質量配比在地竭里混合均勻,放于箱式電阻爐中在500 ℃下反應1. 0 h;反應結束后將產物分別取出﹐放在乙醇溶液中超聲分散0 5 h,然后靜置1.0 h,其中聚四氟乙烯雜質會沉到底部﹔取出上面的F-CNTs乙醇分散液﹐倒在布氏漏斗中過濾﹐并將產物在去離子水中清洗,再過濾后﹐放入真空干燥箱中,在100 ℃下干燥⒉0 h取出﹐制得F-CNTs;

  EP/F-CNTs復合材料的制備:先,將原始CNTs.F-CNTs分別分散在丙酮中,用超聲波法使其分散均勻,然后加入EP后用細胞粉碎儀進行分散﹐CNTs、F-CNTs含量分別為0.5 %、1. o %、1. 5 %、20 %,待丙酮完全揮發后,加入2-乙基-4-甲基咪唑(50 %)并攪拌均勻﹐再放入真空干燥箱中連續抽真空后,將其倒入模具中,100℃固化5 h,150 ℃固化5 h。

2.氟化前后CNTs的FTIR分析

  從圖1曲線1中可以看出,CNTs在1570 cm-1處有一個較小的吸收峰﹐這是CNTs本身碳碳骨架振動吸收峰;CNTs在2250 cm-1處有中強度的吸收峰﹐這通常是CNTs表面物理吸附的CO2的伸縮振動吸收峰;CNTs還在3550 cm-1處有較強的吸收峰﹐這是-OH的振動吸收峰,這可能是CNTs吸收空氣中的水汽造成的。從圖1曲線2中可以看出,F-CNTs的FT-IR圖和原始CNTs的FTIR圖總體相似,只是在1180 cm-1處出現了新的吸收峰﹐這是C-F鍵的伸縮振動吸收峰,說明氟原子成功連接到了CNTs的表面,這和其他研究者的研究結果相符合。

圖1氟化處理前后的CNTs的 FTIR譜圖

結論

  以聚四氟乙烯為原料﹐利用固相法對CNTs進行氟化改性,成功制備了F-CNTs,CNTs表面生成了C—F鍵;

  隨著CNTs和F-CNTs含量的增加,復合材料的沖擊強度和彎曲強度都呈先增加后減小的趨勢﹔當CNTs和F-CNTs含量為 15 %時，EP/CNTs和EP/F-CNTs復合材料的沖擊強度和彎曲強度均達到更大值,與純EP相比,EP/F-CNT復合材料的沖擊強度從1632 kJ/m3增加到2590 kJ / m2，彎曲強度從104.1 MPa增至1283 MPa,分別提高了587%和23.2 %。

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