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文檔簡介
1、近年來,聚合物改性研究已經(jīng)成為開發(fā)新型高性能聚合物材料的主要途徑之一,越來越受到人們的重視。碳納米管(CNTs)以其優(yōu)異的力學(xué)性能,優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,良好的電性能及高達1000的長徑比等特性,使其成為聚合物材料理想的增強體,并賦予聚合物材料許多新的功能;而液晶高分子(LCPs)有極高的分子有序性、高模量、高強度,作為新型高分子助劑已應(yīng)用于熱塑性塑料共混改性中,其在復(fù)合材料中常以“微纖”存在,界面是超微觀的,能起到界面增容和增強
2、的作用。本論文通過溶液共混及原位聚合的方法制備了CNTs/LCPs復(fù)合材料,然后將其與PP共混,進而研究其對PP的結(jié)晶行為的影響,該研究內(nèi)容尚未見相關(guān)報道。
論文的第二章從多壁碳納米管(MCNTs)的純化入手,采取混酸酸化和氯氣氧化氨化兩種方法對MCNTs進行了純化研究。酸化法采用的是液相氧化法,氯氧化氨化法很好的利用了氯氣的性能和固/液/氣三相反應(yīng)原理,產(chǎn)率較高,工藝簡單方便,為將來實現(xiàn)大批量CNTs的純化奠定了基礎(chǔ)。FT-
3、IR研究表明純化處理可以使MCNTs表面被氧化生成羥基和羧基;分散性實驗結(jié)果表明純化處理提高了其在極性溶劑中的分散穩(wěn)定能力;XRD證明了純化處理沒有破壞MCNTs的整體晶格結(jié)構(gòu),僅使其結(jié)晶度增加,而且純化后MCNTs中的金屬催化劑顆粒、碳納米顆粒以及無定形碳層等雜質(zhì)基本上被除去。SEM和EDS表明,MCNTs的分散效果有待進一步提高,氯氣氧化氨化法的氧化性更強,能在表面形成更多的羥基和羧基。
在第三章中設(shè)計并合成了兩種液晶單體
4、:分別為4-乙氧基苯甲酸-4'-十一烯酸對聯(lián)苯酚雙酯(M1),4-乙基苯甲酸-4'-丙烯酰氧基乙氧基苯甲酸對苯二酚雙酯(M2)。然后將M1與聚甲基含氫硅氧烷進行了接枝聚合,合成了一種液晶高分子P1;將M2進行自由基聚合,合成了另一種液晶高分子P2。通過FT-IR、POM、DSC等對單體和聚合物的液晶性能進行了表征。FT-IR研究表明:所合成的液晶單體、聚合物均符合分子設(shè)計。DSC和POM表明:M1和M2均為熱致液晶化合物,M1呈現(xiàn)互變向
5、列相的線狀織構(gòu),及單變的近晶B(SB)相的馬賽克織構(gòu)、近晶C(SC)相的紋影織構(gòu)、近晶A(SA)相的扇形織構(gòu);M2在升降溫過程均呈現(xiàn)向列相的線狀織構(gòu);P1和P2均呈現(xiàn)向列相織構(gòu),P1出現(xiàn)了熔點(Tm)和液晶的清亮點(Ti),屬于半結(jié)晶液晶高分子,而P2出現(xiàn)了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和清亮點(Ti),屬于非結(jié)晶液晶高分子。此外,液晶高分子與各自對應(yīng)的單體相比,液晶相溫度范圍變大。TGA表明:聚合物的熱分解溫度均在370℃以上,具有良好的熱穩(wěn)
6、定性。
在第四章,通過溶液共混法和原位聚合法分別制備了不同濃度的MCNTs/液晶高分子復(fù)合材料s-P和o-P。利用FT-IR、POM、SEM、DSC、熒光等對不同濃度的MCNTs/液晶高分子復(fù)合材料s-P和o-P進行了表征。FT-IR研究表明:MCNTs的加入并未明顯影響液晶高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)。DSC表明:MCNTs的加入提高了s-P和o-P的Tm、Tg和Ti,拓寬了液晶相的溫度范圍。此外,通過研究MCNTs含量為3%的兩種方法
7、所制備的復(fù)合材料s-P1-4和o-P1-5發(fā)現(xiàn),原位聚合法得到的o-P1-5的Tm和Ti比溶液共混法得到的s-P1-4偏大一些,這說明原位聚合法制備的MCNTs與液晶高分子之間的共軛作用比溶液共混法強一些。此外,研究發(fā)現(xiàn)適量MCNTs的加入并不明顯影響液晶的織構(gòu)和相類型,但影響液晶的相轉(zhuǎn)變溫度。POM和SEM觀察表明:少量的MCNTs均勻分散在液晶高分子中,并沿著液晶的矢量方向排列,且可以作為液晶相的晶核,起到穩(wěn)定液晶相的作用,但當MC
8、NTs的含量較大時,MCNTs就開始團聚,對液晶的性能有一定的破壞作用。熒光表明:液晶高分子基體與MCNTs之間存在有效的能量傳遞,形成了共軛作用。
在第五章,將原位聚合法得到的MCNTs含量為0.5%的o-P1-3、 o-P2-3分別與PP在一定工藝條件下共混,得到了一系列o-P1-3、 o-P2-3不同含量的PP共混樣品。采用WAXD、SEM、DSC初步研究了o-P1-3和o-P2-3對PP結(jié)晶結(jié)構(gòu)、形態(tài)及結(jié)晶熱力學(xué)和動力
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