CNTs具有特殊的空间拓扑结构﹑很大的长径比，良好的化学稳定性和热稳定性﹐**的力学性能和独特的电学性能,因而在光电﹑机械和导热等各个领域有着广泛的应用,其中聚合物/CNTs复合材料是研究热点之—。聚合物/CNTs复合材料中 CNTs不但可起到增强的作用,还可以起到增韧效果,但是CNTs容易团聚﹐很难分散﹐为了提高CNTs的的分散能力﹐增强CNTs与聚合物之间的相容性,需要对CNTs的表面进行改性。

实验部分

1.样品制备

  CNTs的氟化改性:将原始CNTs与聚四氟乙烯按m(CNTs):m(聚四氟乙烯)=1：9的质量配比在地竭里混合均匀,放于箱式电阻炉中在500 ℃下反应1. 0 h;反应结束后将产物分别取出﹐放在乙醇溶液中超声分散0 5 h,然后静置1.0 h,其中聚四氟乙烯杂质会沉到底部﹔取出上面的F-CNTs乙醇分散液﹐倒在布氏漏斗中过滤﹐并将产物在去离子水中清洗,再过滤后﹐放入真空干燥箱中,在100 ℃下干燥⒉0 h取出﹐制得F-CNTs;

  EP/F-CNTs复合材料的制备:先,将原始CNTs.F-CNTs分别分散在丙酮中,用超声波法使其分散均匀,然后加入EP后用细胞粉碎仪进行分散﹐CNTs、F-CNTs含量分别为0.5 %、1. o %、1. 5 %、20 %,待丙酮完全挥发后,加入2-乙基-4-甲基咪唑(50 %)并搅拌均匀﹐再放入真空干燥箱中连续抽真空后,将其倒入模具中,100℃固化5 h,150 ℃固化5 h。

2.氟化前后CNTs的FTIR分析

  从图1曲线1中可以看出,CNTs在1570 cm-1处有一个较小的吸收峰﹐这是CNTs本身碳碳骨架振动吸收峰;CNTs在2250 cm-1处有中强度的吸收峰﹐这通常是CNTs表面物理吸附的CO2的伸缩振动吸收峰;CNTs还在3550 cm-1处有较强的吸收峰﹐这是-OH的振动吸收峰,这可能是CNTs吸收空气中的水汽造成的。从图1曲线2中可以看出,F-CNTs的FT-IR图和原始CNTs的FTIR图总体相似,只是在1180 cm-1处出现了新的吸收峰﹐这是C-F键的伸缩振动吸收峰,说明氟原子成功连接到了CNTs的表面,这和其他研究者的研究结果相符合。

图1氟化处理前后的CNTs的 FTIR谱图

结论

  以聚四氟乙烯为原料﹐利用固相法对CNTs进行氟化改性,成功制备了F-CNTs,CNTs表面生成了C—F键;

  随着CNTs和F-CNTs含量的增加,复合材料的冲击强度和弯曲强度都呈先增加后减小的趋势﹔当CNTs和F-CNTs含量为 15 %时，EP/CNTs和EP/F-CNTs复合材料的冲击强度和弯曲强度均达到更大值,与纯EP相比,EP/F-CNT复合材料的冲击强度从1632 kJ/m3增加到2590 kJ / m2，弯曲强度从104.1 MPa增至1283 MPa,分别提高了587%和23.2 %。

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