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本论文首先研究gemini表面活性剂辅助或未添加任何表面修饰剂条件下多壁碳纳米管( MWNTs)在多种有机溶剂中的解缠绕和分散性,在此基础上成功制备了一系列PS/MWNT和sPS/MWNT复合材料。另外,较深入地探讨了MWNTs对sPS的结晶行为的影响,并较系统地研究了PS/MWNT和sPS/MWNT复合材料的热稳定性能、导电性能和力学性能等。
主要研究内容和结果如下:
1、借助一种双子型表面活性剂(gemini表面活性剂)9BA-4-9BA促进MWNTs在甲苯中的分散。沉降实验、光学显微镜和TEM观察结果表明,9BA-4-9BA可以显著促进MWNTs的解缠绕,使其均匀分散于甲苯中。在此基础上,通过溶液复合法制备PS/MWNT复合材料,扫描电镜法( SEM)研究结果表明MWNTs在PS基体中的分散良好。通过对PS/9BA-4-9BA/MWNT复合材料中MWNTs对PS性能的研究表明,其导电性能相对于纯PS以及未添加9BA-4-9BA的PS/MWNT复合材料显著提高,热稳定性能相对于纯PS也有所提高,但力学性能没有明显改善。
2、沉降实验、光学显微镜和透射电镜法(TEM)观察结果表明,经过高速分散和超声处理后,MWNTs可以解缠绕并均匀分散在丙酮、二氯甲烷、THF和NMP中,并且在这四种体系中可以观察到明显的丁达尔效应,证明这些体系属于胶体分散系。
SEM观察表明,均匀分散的MWNTs-NMP体系经溶液复合制备的sPS/MWNT复合材料中,MWNTs分散良好。X-射线衍射(XRD)和差示扫描量热(DSC)测试结果表明,sPS及其复合材料在升温过程中均出现一个γ→α的晶相转变过程;在熔融结晶过程中,sPS/MWNT复合材料中sPS主要生成β晶,而sPS/9BA-4-9BA/MWNT复合材料在结晶过程中同时形成仅晶和β晶。与纯sPS相比,复合材料的结晶度有所降低。sP S/MWNT复合材料和sPS/9BA-4-9BA/MWNT复合材料的热稳定性能相对于纯sPS显著提高,导电性和弹性模量相对于纯sPS也有所提高。