聚乙烯醇/碳纳米管复合材料的制备及性能研究开题报告

 2021-08-08 14:03:19

1. 研究目的与意义

聚乙烯醇为有机化合物,白色片状、絮状或粉末状固体,无味。溶于水(95℃以上),微溶于二甲基亚砜,不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。聚乙烯醇是重要的化工原料,用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼纶合成纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂、胶水等。

碳纳米管,又名巴基管,是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级,轴向尺寸为微米量级,管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离,约0.34nm,直径一般为2~20 nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型的碳纳米管具有手性,而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。碳纳米管作为一维纳米材料,重量轻,六边形结构连接完美,具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。

聚乙烯醇材料有多种良好的性能,如生物相容性好,无毒,容易成型加工等,在各行各业中有着广泛的应用。但是随着社会的不断进步,对材料性能的要求越来越高,单一的聚乙烯醇材料已经不能够满足要求,因此高性能的聚乙烯醇基复合材料就成为当前的一个热点研究课题。同时,碳纳米管具有许多优异的性能,在力学、电学、热学方面有着巨大的应用潜力,因此聚乙烯醇与碳纳米管的复合材料有着极其广阔的应用前景。我们的目的是综合两者的优点制备复合材料,研究其性能比如力学性能、热学性能等性能研究。

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2. 国内外研究现状分析

聚乙烯醇是一种亲水性优秀,生物相容性好的水溶性高份子,具有化学稳固性好、成膜性好等长处,在服装、包装等范畴有着普遍的运用。碳纳米管作为一种纳米资料,在力学、电学和热学方面具有奇特的机能,从而被普遍地研讨。然则作为纳米资料的碳纳米管,聚合景象严重,汇聚于充足施展其自己的机能。从进步碳纳米管的疏散性动身,采取了分歧的办法对碳纳米管停止了处置,而且将其与聚乙烯醇共混制备成薄膜,对各类碳纳米管束备的薄膜的构造与机能停止了体系的研讨。

chen w[1]对聚乙烯醇(pva)和多壁碳纳米管(mwnts)在不同载荷水平下的复合膜进行了拉伸实验,复合材料的性能有了很大的提高。利用拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜和dsc等技术对pva/mwnts复合材料体系进行了表征。强aci d-修饰的原始mwnts和随后的超声波处理,使纳米管在基体中的良好分布。聚乙烯醇(pva)基体形成的纳米管,有利于改性碳纳米管与宿主聚合物基体之间良好的界面结合。

liu, l[2]等以半结晶型聚碳纳米管和化学功能化的单壁碳纳米管为基础,通过正弦混合将纳米复合材料组合在一起。纳米管和纳米管之间的相互作用 采用光学和热分析方法对聚合物基体进行了研究。对功能化纳米管基复合材料的力学性能有明显的提高。这些结果暗示 通过适当的官能化纳米管促进纳米管分散和强大的界面结合,改善了从基体到增强相的载荷传递。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

(1)探索碳纳米管分散工艺、酸化碳纳米管工艺以及薄膜制备工艺;

(2)分别制备原始碳纳米管/聚乙烯醇复合薄膜、酸化改性处理过的碳纳米管/聚乙烯醇复合薄膜、表面活性剂处理过的碳纳米管/聚乙烯醇复合薄膜;

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4. 研究创新点

碳纳米管具有优异的性能,可以提高天然高分子材料壳聚糖的力学性能。

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