碳纳米管对含磷阻燃聚酯的增强效应及其机理研究

论文摘要

本文采用混酸氧化处理过的多壁碳纳米管（o-MWCNTs）作为纳米填充材料,分别采用原位聚合法和熔融共混法制备了多壁碳纳米管/聚对苯二甲酸乙二酯（MWCNTs/PET）复合材料以及多壁碳纳米管/阻燃PET（MWCNTs/FRPET）复合物。采用傅里叶红外光谱仪（IR）、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析仪（TGA）、差示扫描量热仪（DSC）、极限氧指数仪（LOI）、锥形量热仪（CONE）、旋转流变仪、Instron万能拉伸机和动态力学测试（DMA）等研究了碳纳米管在复合材料中的分散形态以及复合材料的结晶性能、热性能、燃烧性能、流变性能、力学性能等。红外光谱测试及热重分析表明,MWCNTs经混酸处理可以在其产生一定数量的羧基官能团（-COOH）;力学拉伸试验和DMA测试都表明,添加MWCNTs后,聚合物的刚性均得到增强;DSC测试结果表明MWCNTs具有明显的异相成核作用,使复合材料的热结晶温度（Tmc）向高温移动,冷结晶温度（Tcc）向低温移动;TGA测试表明,MWCNTs的加入提高了复合材料的同一温度下的残余量;对于熔融共混法制备的复合材料,当MWCNTs添加量达到2.0%时,复合材料的导电性能有明显的增强;旋转流变仪测试表明,对于原位法制备的复合材料,当MWCNTs添加量为0.2%时,与基体相比,各项流变性能有较明显的不同,而熔融共混法制备的复合材料的这一临界值为2%;锥形量热仪测试表明,随MWCNTs的加入,复合材料的热释放速率明显降低,说明MWCNTs的加入进一步提高了材料的阻燃性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 碳纳米管的结构与性能
• 1.1.1 碳纳米管的结构
• 1.1.2 碳纳米管的性能
• 1.2 碳纳米管/聚合物复合材料
• 1.2.1 碳纳米管的分散
• 1.2.2 碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法
• 1.2.3 碳纳米管/聚合物复合材料的性能
• 1.3 本课题的提出以及主要内容
• 1.3.1 本研究的研究意义和目的
• 1.3.2 主要研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验原料与试剂
• 2.2 测试仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 MWCNTs 的处理
• 2.3.2 阻燃剂CEPPA 的预处理
• 2.3.3 MWCNTs/PET 复合材料的制备
• 2.4 结构性能测试
• 2.4.1 特性粘数的测试
• 2.4.2 扫描电子显微镜（SEM）测试
• 2.4.3 红外光谱分析
• 2.4.4 力学性能测试
• 2.4.5 抗静电性能
• 2.4.6 热性能测试
• 2.4.7 燃烧性能测试
• 2.4.8 旋转流变仪测试
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 MWCNTs 的混酸氧化处理
• 3.1.1 碳纳米管的形态分析
• 3.1.2 碳纳米管的结构以及热稳定性变化
• 3.2 CEPPA 与EG 的预处理
• 3.3 制备方法对 MWCNTs/PET 复合物的性能的影响
• 3.3.1 MWCNTs 在 PET 基体中的分散形态
• 3.3.2 力学性能
• 3.3.3 动态力学性能
• 3.3.4 热性能
• 3.3.5 热稳定性分析
• 3.3.6 电性能
• 3.3.7 流变性能
• 3.3.8 阻燃性能
• 3.4 原位法制备的MWCNTs/FRPET 复合材料的性能
• 3.4.1 MWCNTs 在 FRPET 基体中的分散形态
• 3.4.2 MWCNTs/FRPET 复合材料的力学性能
• 3.4.3 MWCNTs/FRPET 复合材料的 DMA 测试
• 3.4.4 MWCNTs/FRPET 复合材料的热性能
• 3.4.5 MWCNTs/FRPET 的热稳定性分析
• 3.4.6 MWCNTs/FRPET 的燃烧性能
• 3.4.7 MWCNTs/FRPET 复合材料的流变性能
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文
• 致谢