基于碳納米管-聚酯的復(fù)合膜制備方法與性能研究.pdf

1、碳納米管具有諸多優(yōu)良性能，在復(fù)合膜領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景，但現(xiàn)階段仍然存在諸多問題。目前基于碳納米管的復(fù)合膜制備主要采用增強項碳納米管與基體直接混合法，這種方法制備的復(fù)合膜可加工性能差，其中的碳納米管含量也非常低。而近來凸現(xiàn)的碳納米紙浸潤樹脂法雖然一定程度上克服了碳納米管含量低的問題，所得材料仍然有很高的脆性，嚴重限制其應(yīng)用范圍，而且易于制作碳納米紙的高長徑比碳納米管存在成本極高的問題。為了有效利用價格便宜的普通多壁碳納米管，有必要探索

2、更加可行的制作工藝。
　　 本文主要優(yōu)化了碳納米紙分散和制備工藝；采用聚酯稀溶液浸潤碳納米紙制備復(fù)合膜；利用靜電紡絲法制備納米纖維膜，真空抽濾法使碳納米管沉積到電紡膜上制備復(fù)合膜。
　　 文中首先研究了多壁碳納米管在不同溶劑和不同時機加入表面活性劑時的分散情況，并通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡和激光光散度分析儀觀察和分析，發(fā)現(xiàn)以去離子水作為溶劑，將表面活性劑在超聲振蕩一段時間后再加入溶液，得到的分散液分散更均勻、穩(wěn)定時間更長。

3、本文還使用不同形態(tài)的多壁碳納米管制作了碳納米紙樣品，發(fā)現(xiàn)L型碳納米管更適宜制作碳納米管薄膜狀結(jié)構(gòu)。利用分散好的碳納米管分散液，本文還探索了兩種制備基于碳納米管的復(fù)合膜材料的方法和影響因素分析。
　　 一種方法是基于碳納米紙的復(fù)合膜制備，即聚合物溶液浸潤碳納米紙法。本實驗采用自制的碳納米管分散液，以真空抽濾法制備碳納米紙，通過對宏觀觀察和場發(fā)射掃描電子顯微鏡的圍觀觀察結(jié)果的分析，探索制作工藝要點以及制作參數(shù)對制作工藝的影響。實驗還

4、使用PET聚合物溶液浸潤碳納米紙，制備碳納米紙/PET復(fù)合膜，通過FESEM觀察復(fù)合膜的表面和截面形態(tài)，并研究樣品的潤濕性能和電學(xué)性能。
　　 另一種方法是基于時下熱門的靜電紡制備的納米纖維膜，將碳納米管沉積其上而成。靜電紡制備納米纖維的新方法是利用高壓靜電驅(qū)使聚合物溶液噴射而形成納米級纖維(直徑可小于100nm，長度可達數(shù)千米)。傳統(tǒng)的紡絲技術(shù)干紡、濕紡、熔體紡絲、膠體紡絲等生產(chǎn)的纖維直徑在幾到幾百微米的范圍內(nèi)。由于電紡法形成

5、的纖維的直徑較小，具有較大的比表面積，因此它在過濾和膜材料方面有廣闊的應(yīng)用前景，同時它在生物醫(yī)學(xué)材料，增強復(fù)合材料方面也有很大的前景。實驗首先制作紡絲時間不同的兩種納米纖維膜，通過DSC、FESEM等分析電紡膜的性質(zhì)，同時借助圖像處理軟件IMAGE J分析膜中的孔徑尺寸和分布情況。實驗還用真空抽濾法進行了碳納米管/PET靜電紡膜復(fù)合膜制備的正交實驗。
　　 通過多種分析方法，本文成功掌握了碳納米紙/PET復(fù)合膜和碳納米管/PET