1. 配方[29]
单位: 质量份
原材料 用量 原材料 用量
PC 100 加工助剂 1~2
功能化碳纳米管(g-MWCNT) 0、0.5、0.1、0.15 其他助剂 适量
三氯甲烷 8.0
2. 制备方法
(1) 表面功能化碳纳米管的制备 将3g经120℃ 干燥处理的多壁碳纳米管与60mL 浓
硝酸和60mL蒸馏水在烧杯中超声分散30min, 然后移到250mL三口圆底烧瓶中, 在机械
搅拌下回流反应16h。 反应完毕后冷却到室温, 用中性滤纸真空抽滤并洗涤至中性, 100℃
下干燥24h, 得羧基化的多壁碳纳米管 (p-MWCNT)。
将一定量p-MWCNT放在100mL三口圆底烧瓶中, 并加入20mL氯化亚砜、 3mLN,N'-二
甲基甲酰胺, 在油浴中70℃加热回流24h。 反应完毕后, 静置1h, 倒掉上层黄色液体。 下层沉降
物为酰氯化后的多壁碳纳米管 (s-MWCNT), 使用无水四氢呋喃对其进行离心洗涤, 直至离心后
的上层液体呈无色透明为止。 将s-MWCNT置于50mL小锥形瓶中, 在氮气保护下使其干燥。
称取10g十八胺固体于50mL三口烧瓶中, 在油浴中加热熔融后, 将干燥后的s-MWCNT 倒入其中, 使其与十八胺在机械搅拌下100℃加热回流96h, 然后趁热用无水乙醇超声、
509._x0007_
_x0007_
洗涤, 除去过量的十八胺, 反复洗涤至上清液为无色, 在室温下将无水乙醇蒸发, 得到接枝
了十八烷基胺的多壁碳纳米管 (g-MWCNT)。
(2) PC/MWCNT 纳米复合薄膜的制备 称取一定量的 PC树脂, 将其加入15mL的氯
仿锥形瓶中, 磁力搅拌加热溶解, 控制较低的搅拌速度, 待完全溶解后, 称取一定量干燥的
g-MWCNT, 加入到 PC溶液中, 在低于40%功率下的超声波清洗器中分散1h, 然后将分
散液浇注到15cm×15cm 玻璃板模具中, 室温挥发成膜。
3. 性能
见表6-20、 图6-16~图6-18。
表6-20 薄膜拉伸试验数据表
编号
纯 PC 0.05份 PC/g-MWCNT 0.10份 PC/g-MWCNT 0.15份 PC/g-MWCNT
弹性
模量
/GPa
极限拉
伸强度
/MPa
断裂
伸长
率/%
弹性
模量
/GPa
极限拉
伸强度
/MPa
断裂
伸长
率/%
弹性
模量
/GPa
极限拉
伸强度
/MPa
断裂
伸长
率/%
弹性
模量
/GPa
极限拉
伸强度
/MPa
断裂伸
长率/%
1 1.61 48.3 0.106 1.91 45.0 0.345 1.91 46.7 0.167 1.70 42.7 0.148
2 1.79 51.7 0.041 1.86 49.3 0.229 2.04 50.0 0.194 1.69 40.1 0.055
3 1.68 49.0 0.139 1.94 49.4 0.180 1.91 46.8 0.143 1.81 43.3 0.091
4 1.63 46.6 0.126 1.88 44.4 0.255 2.12 56.7 0.170 1.65 45.5 0.103
5 1.82 50.2 0.077 2.20 51.9 0.154 2.15 56.7 0.246 1.68 42.2 0.256
6 1.55 45.4 0.265 1.81 46.7 0.135 1.93 49.4 0.148 1.55 39.3 0.659
7 1.65 51.2 0.248 1.86 46.8 0.046 1.90 46.3 0.305 1.69 39.6 0.082
8 1.75 54.2 0.165 1.80 46.4 0.122 1.95 50.1 0.088 1.71 42.1 0.125
平均值 1.69 49.57 0.150 1.91 47.49 0.180 1.99 50.34 0.180 1.69 41.85 0.190
标准差 0.093 2.862 0.078 0.126 2.516 0.092 0.10 4.221 0.067 0.072 2.104 0.199
1.65 0.00
1.70
1.75
_x0012_
/GPa
1.80
1.85
1.90
2.00
1.95
0.05 0.10 0.15
MWCNT /
图6-16 弹性模量
0.00
_x0012_
/MPa
0.05 0.10 0.15
MWCNT /
50
45
40
35
图6-17 极限拉伸强度
0.10 0.00
0.12
0.14
_x0007_
/%
0.16
0.18
0.05 0.10 0.15
MWCNT /
图6-18 断裂伸长率
510
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通过将多壁碳纳米管进行表面功能化, 改善了碳纳米管与 PC复合后的界面相容性, 提
高了碳纳米管在溶液中的分散性, 将g-MWCNT 加入到质量分数为8%PC的氯仿溶液并进
行超声分散1h, 经浇注成膜法制得透明性良好的复合薄膜。 当 MWCNT 的添加量为0.05
份时, 透光率≥85%, 同时弹性模量比纯 PC 薄膜提高13%, 极限拉伸强度与纯 PC 相当。
扫描电镜图证明其增强机理可归因于碳纳米管的桥接作用和 PC-MWCNT 界面结合机理。
