碳納米管分散性的研究.pdf

1、碳納米管(CNTS)是一種擁有特殊結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性質(zhì)的新型材料，在力學(xué)，電學(xué)，光學(xué)及電化學(xué)等方面有著潛在的應(yīng)用，將碳納米管作為復(fù)合材料增強(qiáng)體，復(fù)合材料可表現(xiàn)出良好的強(qiáng)度、彈性、抗疲勞性及各向同性，可能帶來復(fù)合材料性能的一次質(zhì)的飛躍。
　　碳納米管尺寸小，比表面積和長徑比非常大，再加上碳納米管間存在很強(qiáng)的靜電作用和范德華力，就造成了碳納米管極易團(tuán)聚或纏繞。購買的商業(yè)化的碳納米管在包裝中嚴(yán)重團(tuán)聚。碳納米管的團(tuán)聚造成碳納米管增強(qiáng)的復(fù)合材料電

2、學(xué)和機(jī)械性能的下降。為了發(fā)揮碳納米管的優(yōu)異性能，在應(yīng)用碳納米管前，需要將其分散。
　　碳納米管分散效果的表征同樣也是一個(gè)難題。由于碳納米管尺寸為納米級(jí)，普通的光學(xué)顯微鏡很難觀察到單根的碳納米管。所以觀察碳納米管就要借助很昂貴的高精密儀器。由于這些儀器放大倍數(shù)達(dá)到幾千甚至幾萬倍，視野中觀察到的碳納米管數(shù)目有限也太局部，很難全面表征碳納米管的分散效果。又因?yàn)樘技{米管為長徑比高達(dá)1000的圓柱形，團(tuán)聚后的形態(tài)也不規(guī)則，碳納米管團(tuán)聚體的直

3、徑也很難精確測量。
　　本文針對(duì)以上問題，本課題重點(diǎn)研究了超聲時(shí)間和TNEDIS含量對(duì)取向多壁碳納米管在丙酮中分散效果的影響，探究了超聲分散過程中碳納米管顆粒粒徑變化。試驗(yàn)中采用全因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案。超聲時(shí)間設(shè)定為20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150，單位為分鐘。TNEDIS的設(shè)為0.8Wt％、1.0Wt％、1.2Wt％.利用激光粒度分析法和電鏡觀察法，借助激光粒度分析儀和

4、SEM＼TEM測定了取向多壁碳納米管粒徑的變化，從宏觀到微觀，全面研究取向多壁碳納米管的分散效果。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示超聲促進(jìn)了碳納米管顆粒的分散。超聲分散開始時(shí)，隨著超聲分散時(shí)間的延長，丙酮溶液中碳納米管的平均粒徑逐漸降低，粒徑較大的取向多壁碳納米管不斷被分散開，粒徑較小的取向多壁碳納米管顆粒的比例逐漸增加;在超聲分散到一定程度后，取向多壁碳納米管顆粒粒徑驟降，大粒徑的取向多壁碳納米管團(tuán)完全消失;最后取向多壁碳納米管顆粒粒徑區(qū)分三

5、個(gè)不同區(qū)間分布，并且每個(gè)粒徑區(qū)間包含的取向多壁碳納米管粒子比例保持穩(wěn)定，此時(shí)取向多壁碳納米管的粒徑并不隨著超聲時(shí)間的延長再變化，取向多壁碳納米管的分散程度趨于穩(wěn)定。
　　碳納米管酯分散劑加速了碳納米管顆粒的分散。超聲分散開始時(shí)，相同超聲分散時(shí)間下，丙酮溶液中取向多壁碳納米管平均粒徑隨著取向多壁碳納米管酯分散劑TNEDIS含量增加而減小。但當(dāng)超聲分散到一定程度時(shí)，不同TNEDIS含量溶液中的取向多壁碳納米管平均粒徑不再明顯變化。超聲