改性多壁碳纳米管与石墨烯微片增强聚芳醚腈复合材料-应用化学专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 MODIFIED MULTIWALL CARBON NANPTUBES AND GRAPHENE NANOSHEETS-REINFORCED POLYARYLENE ETHER NITRILE COMPOSITES A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Applied Chemistry Author: Xulin Yang Advisor: Xiaobo Liu School : School of Microeletronics and Solid-State Electronics 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘要 摘 要 聚芳醚腈（PEN），作为特种工程塑料，其具有高强度，高模量，耐高温等性 能，在航天，军工，电子等特殊领域具有广阔的应用前景。聚芳醚腈上的极性氰 基基团具有一定的粘结性，且聚芳醚腈容易成型，因此是制备先进复合材料的优 秀载体。为了进一步扩大聚芳醚腈在介电，机械以及热学领域的应用价值，本论 文以价格低廉的双酚 A 型聚芳醚腈为基体，以多壁碳纳米管和石墨烯微片为填料， 通过对多壁碳纳米管和石墨烯微片的氰基化改性，有效阻止了多壁碳纳米管和石 墨烯微片的团聚。然后采用溶液流延成膜方法制备了聚芳醚腈/氰基化碳纳米管和 聚芳醚腈/氰基化石墨烯微片纳米复合材料，分别考察了氰基化多壁碳纳米管和氰 基化石墨烯微片对聚芳醚腈的增强作用，比较了氰基化碳纳米管和氰基化石墨烯 微片在聚芳醚腈基体中的不同填料作用，研究了碳纳米管和石墨烯微片在聚芳醚 腈基体中的协同增强作用。 首先，通过酸化，酰氯化，氰基化对碳纳米管和石墨烯微片进行了化学改性， 得到了氰基化碳纳米管和氰基化石墨烯微片，并将其加入到聚芳醚腈基体中，得 到聚芳醚腈/氰基化碳纳米管和聚芳醚腈/氰基化石墨烯微片纳米复合材料。结果发 现，与未改性的碳纳米管和石墨烯微片相比，氰基化碳纳米管和氰基化石墨烯微 片在聚芳醚腈基体中分散良好，改善了与聚芳醚腈的相容性，实现了较好的填料- 基体粘结作用力。因此，与聚芳醚腈基体和醚腈/纯碳纳米管和聚芳醚腈/纯石墨烯 微片纳米复合材料相比，所得醚腈/氰基化碳纳米管和聚芳醚腈/氰基化石墨烯微片 纳米复合材料在形貌，力学，介电，热学等方面具有更佳的性能。 其次，在相同条件下对碳纳米管和石墨烯微片进行了化学改性，采用相同填 料含量，采用相同溶液加工技术制备了复合材料。比较了氰基化碳纳米管和氰基 化石墨烯微片在聚芳醚腈基体中的不同填料作用。结果发现在相同条件下，结果 发现石墨烯微片具有更高的接枝率。在聚芳醚腈基体中，改性后的石墨烯微片和 碳纳米管均分散良好，与基体具有很好的粘接性。但是在相同含量下：石墨烯微 片比碳纳米管更好的增强了基体断面。并且石墨烯微片主要以面对面的方式相互 接触而碳纳米管却比较分散。当填料含量小于 2 wt% 时，聚芳醚腈/石墨烯微片复 合材料比聚芳醚腈/碳纳米管复合材料具有更好的热稳定性。在相同含量下，聚芳 醚腈/石墨烯微片复合材料比聚芳醚腈/碳纳米管复合材料具有更大的应变敏感性， I 摘要 粘度,储能模量和损耗模量。并且聚芳醚腈/石墨烯微片体系比聚芳醚腈/碳纳米管体 系具有较低的流变渗逾值，即石墨烯微片的渗逾值大约是 1wt%，而碳纳米管的渗 逾值大约是 2wt%。碳纳米管与石墨烯微片表现出如此多的区别，源于它们本身结 构的区别：碳纳米管是棒状而石墨烯微片是片状，石墨烯微片具有更大的表面积。 在基体聚芳醚腈中，石墨烯微片能够表现出更强的填料作用（物理作用和化学作 用）。其次石墨烯微片的面对面接触能够更佳容易形成填料网络，为热传递和流变 渗逾提供便利。总之，在相同处理条件，相同加工技术，相同填料含量下和相同 基体中，石墨烯微片具有强的填料作用。 最后，