文档介绍：湖南大学
硕士学位论文
多壁碳纳米管的功能化及其与环氧树脂复合研究
姓名:林明
申请学位级别:硕士
专业:高分子材料
指导教师:陈宪宏
20070416
硕士学位论文
摘要
Ts)作为一种新型的准一维功能材料,具有优良的力学、电学等
性能,在未来高科技领域中具有许多潜在的应用。Ts 表面呈化学惰性,
使其在聚合物基体中的分散性差,从而限制了其应用范围。功能化是提高其在基
体中分散性和界面结合性能的行之有效的途径,也是近年来的研究热点。本研究
在采用混酸(H2SO4/HNO3:3:1)Ts 进行氧化的基础上,利用过氧化丁二酸产生
的自由基对多壁碳纳米管(Ts)进行功能化处理,以增加其化学活性和分散
性;在此基础上,选择环氧树脂(EP)作为基体材料,利用功能化后的 Ts
对其进行改性,研究改性前后 Ts 对 EP 的力学、热学以及电学性能。
首先,采用自由基加成反应的方法,利用过氧化丁二酸热分解产生的羧酸自
由基对 Ts 进行功能化处理,通过 FT-IR、XPS 和 Raman 光谱对功能化后
的 Ts 进行表征,并考察了 Ts 在有机溶剂(乙醇)中的分散性和其悬
浮液(溶剂为 H2O)的分散稳定性。结果表明:经过功能化处理,Ts 表面先
后成功接上了一定数量的羧基与酰胺基团,且功能化处理过程不会破坏 Ts
本身的结构。电镜结果表明,功能化后的 Ts 缠绕程度明显下降,接枝在
碳纳米管上的活性官能团有助于提高其在有机溶剂( 乙醇) 中的分散性。对
Ts 悬浮液的分散稳定性分析表明,在其它条件相同的情况下,功能化后的
Ts 分散稳定性最高。
其次,采用溶液共混法制备了 Ts/EP 基复合材料,考察功能化前后和
不同含量 Ts 对复合材料力学性能、热学性能以及电学性能的影响,研究
了功能化前后 Ts 在环氧树脂中的分散情况。结果表明:Ts 的加入
提高了复合材料的力学性能、热稳定性和导电性,并以功能化 Ts 的改性
效果更佳。SEM 结果显示,功能化后的 Ts 能够均匀地分散于 EP 基体中。

关键词:多壁碳纳米管;环氧树脂;功能化;复合材料;性能
II
多壁碳纳米管的功能化及其与环氧树脂复合研究
Abstract
As a new type of one-dimension function material, carbon nanotubes (CNTs)
have a lot of potential applications in the future Hi-Tech field due to their excellent
mechanical, electronic and other properties. However, ascribed to chemical inertia,
CNTs’ poor dispersion in the polymer matrix has e the impediment during
developing their applications. In view of this, the functionalization Ts has
e an effective way to improve their dispersibility in the polymer matrix and
interfacial interaction between nanotubes and polymer, which is research focus in
recent years. In this paper, multi-walled carbon nanotubes (Ts) were oxidated
by an acidic solution (H2SO4/HNO3, 3:1), then functionalization was carried out to
Ts to improve their chemical activity and dispersibility by using free radical
from inic acid. On the basis of this, functionalized Ts were used to
modify epoxy resin (EP) and then the mechanical, thermal and electronic properties of
posites were investigated.
Firstly, functionalizati