碳纳米管与橡胶复合材料讨论

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碳纳米管的特性及其高性能的复合材料综述

碳纳米管的特性及其高性能的复合材料综述摘要作为一种具有较强力学性能的材料，碳纳米管自诞生以来就受到了广泛关注，并且从以往的实践经验上来看，碳纳米管是非常理想的制备符合材料的形式。

在本文的研究当中，主要立足于这一领域进行分析，提出了碳纳米管本身所具备的特性，以及这种材料在实践过程当中的优越性，进而提出应用策略，希望能够在一定程度上起到借鉴作用。

关键词碳纳米管；复合材料；复合镀迄今为止，碳纳米管材料已经在诸多领域当中得以运用，并且取得了比较显著的成果，其中包括电极材料、符合材料、催化剂载体等诸多方面。

在应用过程当中，碳纳米管的优异性能能够使其在符合材料当中起到较强的作用。

本文研究的侧重点在于碳纳米管的制备和复合材料的应用方面，提出了碳纳米管的特性及其高性能的复合材料。

1 碳纳米管的结构及其性能从结构上来看，碳纳米管具有石墨层状的结构，其中包括单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。

组成纳米碳管的C-C共价键是自然界当中具有稳定特征的化学键，无论在理论计算还是实践当中，都能够看出来，碳纳米管具有非常强的韧性。

在制备过程当中，碳纳米管主要涉及的电弧放电、催化热解和激光蒸发等。

具体来讲，在电弧放电当中，主要制备单壁碳纳米管，但是其中具有一定的弊端，比如产率非常低，但是成本却很高；而催化热解法当中所表现出来的是设备简单和生长速度较快等特点，一般在现代工程的批量化生产过程当中，会用到这种方法。

在当前应用领域，高强度的微米级碳纤维复合材料有着非常广阔的应用前景和较好的应用效果。

但是当前我国在这一领域所取得的进展依旧比较滞后，要想在强度上取得新的突破，必须要有效减少碳纤维的直径，提高纵横比。

碳纳米管是比较典型的纳米材料，纵横比非常可观。

更为重要的是，从长度上来讲，纳米管对于复合材料的加工性能并没有非常明显的不良影响，使用这一材料能够有效聚合复合材料，改变传统加工当中的一些问题，增强复合材料的导电性能。

再加上纳米管当中所具备的结构优势，使得聚合物电导率提升的同时也不容易被改变性能[1]。

碳纳米管在橡胶工业中的应用研究进展

10碳纳米管在橡胶工业中的应用研究进展崔小明摘要：碳纳米管(CNTs)独特的结构使其具有超高的强度、极大的韧性、独特的导电、导热等性能，作为增强材料在橡胶工业中具有重要的应用。

介绍了碳纳米管在天然橡胶、合成橡胶以及多种橡胶并用方面的应用研究进展，指出了其今后的发展前景。

关键词：碳纳米管；天然橡胶；合成橡胶；橡胶并用；应用研究进展碳纳米管(C N T s)具有与炭黑相似的表面结构和化学组成，具有密度小、比表面积大、热化学稳定性好、力学性能优异、电磁性能和场发射性能良好等优点，作为一维结构的纳米填充材料不仅可以显著改善橡胶复合材料的导电、导热和力学等性能，同时也可赋予橡胶材料高强度、低膨胀、高耐磨、高导电、高导热等性能，在橡胶工业中具有广泛的应用。

介绍了CNTs在天然橡胶、合成橡胶以及多种橡胶并用方面的应用研究进展，指出了其今后的发展前景。

1 在天然橡胶中的应用太原理工大学化学化工学院李龙等[1]为了提高CO2分离膜的性能,将多壁碳纳米管（MWCNTs）添加到天然橡胶（NR）中制备NR/MWCNTs混合基质膜。

考察了MWCNTs含量对混合基质膜机械性能的影响，研究了MWCNTs含量、进料气压力和热交联时间对NR/MWCNTs混合基质膜CO2分离性能的影响以及膜的耐老化性能。

结果表明，随着MWCNTs的增加，混合基质膜的C O2渗透系数逐渐增加，而CO2/N2选择性先增加后减少；当MWCNTs与NR的质量比为2.0%，混合基质膜的气体分离性能达到最优，其C O2渗透系数和C O2/N2选择性分别为138B a r r e r和12.5。

随着压力的增加，膜的C O2渗透系数和CO2/N2选择性逐渐增加。

当热交联时间为24h，在压力为2bar下，MWCNTs与NR的质量比为2.0%的NR/MWCNTs混合基质膜的CO2渗透系数和CO2/N2选择性分别为95Barrer和16.8；且热交联的膜比未交联的混合基质膜具有更优异的耐老化性能。

表面改性碳纳米管天然橡胶复合材料的制备及性能研究

橡　胶　工　业CHINA RUBBER INDUSTRY191第68卷第3期Vol.68 No.32021年3月M a r.2021表面改性碳纳米管/天然橡胶复合材料的制备及性能研究刘　盼，崔继文，刘　影，王　闪，朱风帅，韩晶杰*（青岛科技大学化工学院，山东青岛 266061）摘要：采用多巴胺对多壁碳纳米管（MWCNTs ）进行非共价改性，得到多巴胺改性MWCNTs （简称PCNT)。

将PCNT 作为填料加入天然胶乳中制备PCNT /天然橡胶（NR ）复合材料，并研究其性能。

透射电子显微镜（TEM ）分析结果表明MWCNTs 经过多巴胺改性后在水中的分散效果明显改善。

PCNT /NR 复合材料的拉伸强度和撕裂强度明显提高，拉伸强度由22.7 MPa 升至28.4 MPa ，撕裂强度由26 kN ·m -1升至40 kN ·m -1。

多巴胺用量适当的PCNT 在NR 基体中分散更均匀，填料与橡胶的相互作用较强，能够形成较好的填料网络结构，PCNT /NR 复合材料的表面电阻显著降低。

关键词：碳纳米管；多巴胺；表面改性；天然胶乳；天然橡胶；复合材料；分散性；电性能中图分类号：TQ332；TQ330.38＋3 文章编号：1000-890X （2021）03-0191-05文献标志码：A DOI ：10.12136/j.issn.1000-890X.2021.03.0191近年来，橡胶制品的生产技术不断发展[1]。

天然橡胶（NR ）是电绝缘体，在一些特定的条件下无法应用，而碳纳米管（CNT ）具有良好的电性能，其作为导电填料加入NR 中，可以提高胶料的导电性能，使NR 可以应用在劳保鞋等特殊领域[2-8]。

由于CNT 长径比较大，其在橡胶基体中易发生团聚而缠结，无法达到预期分散效果，因此对CNT 表面改性尤为重要。

目前CNT 改性方法主要有两种：共价改性及非共价改性。

共价改性通常是通过酸处理以在CNT 管壁上接枝活性官能团。

碳纳米管在合成橡胶中的应用研究进展

265OSID 开放科学标识码（扫码与作者交流）近年来，随着电子、交通、能源、航空航天等高科技领域的迅速发展，对橡胶材料提出了更高的要求。

橡胶材料正向着功能化、精细化和多元化的方向发展，很多应用领域如开关、传感器、密封器件等都需要橡胶材料具有导电、导热、气体阻隔或电磁屏蔽等性能，然而橡胶的许多性能（包括拉伸强度、硬度、耐磨性能、耐疲劳性能等）在不采用增强手段时无法达到特殊应用要求，通常需要添加填料如炭黑、白炭黑、石墨烯、蒙脱土或碳纳米管（CNTs ）等来改善其性能，进而满足各种应用需求。

由于具有与炭黑相似的表面结构和化学组成，CNTs 及其改性产品作为一维结构的纳米填充材料可以显著改善橡胶材料的导电、导热、力学和化学等性能，其在合成橡胶材料中的应用正逐渐引起人们的关注。

本工作介绍CNTs 及其改性产品单独或者与其他填料及补强剂并用在丁苯橡胶（SBR ）、三元乙丙橡胶（EPDM ）、丁腈橡胶（NBR ）以及聚异戊二烯橡胶（IR ）等中的应用研究进展，提出CNTs 的发展建议。

1 C NTs 单独使用且增强单一胶种的应用研究进展1.1　在SBR 中的应用周湘文等[1]联合采用喷雾干燥法和机械混炼法制备高填充量CNTs /粉末SBR 复合材料。

将喷雾干燥法制备的CNTs /粉末SBR 复合材料在开炼机上混炼，对比分析混炼前后复合材料的物理性能，并对其微观形貌进行表征。

结果表明：机械混炼使CNTs 进一步在SBR 基体中分散，CNTs 与SBR 基体间的作用力得到增强，与混炼前复合材料相比，混炼后复合材料的玻璃化转变温度（T g ）、交联密度和常规物理性能均提高；当CNTs 用量为50份时，混炼后复合材料的拉伸强度和撕裂强度比混炼前分别提高了约80%和20%。

耿洁婷等[2]制备了CNTs （牌号分别为GT -300，Flotube9000和Whisker CNTs -34#）/溶聚丁苯橡胶（SSBR ）复合材料，并对其性能进行研究。

碳纳米管对天然橡胶的补强机理研究

碳纳米管对天然橡胶的补强机理研究朱常才;杨琨;张亭亭;张萍;赵树高【摘要】为了深入研究碳纳米管(CNT)对天然橡胶(NR)的补强机理,制备了不同填料含量的CNT/NR复合材料,并对其物理机械性能、分散性及其结合胶合量等进行了测定.在此基础上,利用Halpin-Tsai理论模型,分别计算了不同补强(取向纤维补强、无规纤维补强)机理下的CNT/NR复合材料的理论力学性能,并与实验值相比较,确定了CNT对NR的补强机理:当CNT用量小于6 phr时,由于经过机械破坏的CNT 长径比较小,因此,不具有纤维补强效果;而当CNT用量大于6 phr时,CNT在复合材料中形成三维网络结构.三维网络结构的存在使得CNT在低定伸条件下对NR的补强符合无规纤维补强模型,随着拉伸长度的增大,纤维补强优势消失.【期刊名称】《弹性体》【年(卷),期】2016(026)006【总页数】6页(P1-6)【关键词】碳纳米管;天然橡胶;Halpin-Tsai理论;补强模型【作者】朱常才;杨琨;张亭亭;张萍;赵树高【作者单位】青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室/山东省橡塑材料与工程重点实验室,山东青岛266042;青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室/山东省橡塑材料与工程重点实验室,山东青岛266042;青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室/山东省橡塑材料与工程重点实验室,山东青岛266042;青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室/山东省橡塑材料与工程重点实验室,山东青岛266042;青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室/山东省橡塑材料与工程重点实验室,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】TQ331.2从碳纳米管(CNT)被发现以来[1]，由于其具有优良的力学性能、高长径比、低密度、极好的耐热性、导热性等，使CNT作为补强材料具有巨大的应用优势[2-6]。

研究具有不同拓扑结构的纳米填料的力学性能所用的模型不同，对CNT等纤维状补强填料有多种理论模型描述其力学性能，如剪切迟滞模型[7]、Eshelby模型[8]、Tandon-Weng模型[9]、Halpin-Tsai模型[10]等，由于Halpin-Tsai模型能用于研究纤维在高聚物基体中呈三维取向复合材料的力学性能，故应用广泛，可以根据该模型的理论计算值和实验值进行比较，探究纤维在基体中的状态，从而为补强机理的研究提供一定的理论支持。

碳纳米管补强橡胶材料的初步研究

第!期碳纳米管补强橡胶材料的初步研究隋!刚#!.!周湘文#!梁!吉#!朱跃峰#!#4清华大学机械工程系"北京!#$$$5&#.4北京化工大学材料科学与工程学院"北京!#$$$.9$!!摘要!研究采用机械混合方法制备的’)%碳纳米管!C ’0N $胶料的微观结构和常规物理性能&结果表明"用氢氟酸纯化后未经进一步处理的C ’0N 对’)的补强效果较差#经分散8粘合体系处理后"C ’0N 在橡胶中的分散及与橡胶的界面结合性有所改善#与传统炭黑补强橡胶相比"’)%C ’0N 的定伸应力’回弹值和动态压缩性能较好"但抗撕裂性能稍差&关键词!碳纳米管#’)#补强剂#预处理中图分类号!03!#&4.&#03!!$4!56!!!文献标识码!(!!文章编号!#$$$859$:!.$$"$$!8$#"78$!基金项目!中国博士后科学基金资助项目!$.!.$##$"$作者简介!隋刚!#97.8$"男"黑龙江哈尔滨人"清华大学博士后"主要从事纳米复合材料的应用基础研究&!!自从Y J bJ =<2于#99#年利用电子显微镜观察石墨电极直流放电产物时发现碳纳米管!C ’0N $以来"C ’0N 就以其独特的结构和良好的物理性能吸引了众多专业的研究人员(#)&C ’0N 的长径比很大"单壁C ’0N 的强度!理论计算$可达#4$0;<"并具有超高的韧性"其密度仅为钢的#%7"能够耐强酸’强碱"在7$$H 以下的空气中基本不氧化"兼有特殊电子学性质(."!)&因此"从理论上讲"C ’0N 可作为复合材料理想的补强成分&目前"关于C ’0N 与高分子材料复合方面的研究非常活跃"并已在改善树脂基体的韧性和导电性能方面取得了一定进展(&"5)&由于炭黑等碳素材料本身是橡胶工业广泛应用的传统填充物"与橡胶高分子之间的亲和性好"C ’0N 在橡胶中的应用无疑有着诱人的前景"因此"有必要在此领域进行大量细致的基础性研究&本研究通过试验分析了C ’0N 在橡胶中的作用效果&)!实验)*)!主要原材料’)"#&标准胶"海南农垦橡胶公司产品#炭黑’!.%"天津海豚炭黑有限公司产品#C ’0N "实验室自制&C ’0N 通过催化裂解法制备&以丙烯为原料气"采用镍催化剂"在7$$H 下催化裂解得到原始C ’0N &将原始C ’0N 在质量分数为$D .$的氢氟酸中处理.&F "再反复用去离子水洗涤’过滤至中性"烘干后得到纯度较高的C ’0N !提纯C ’0N $&将提纯C ’0N 与分散8粘合体系混合后球磨!$=J +"得到经分散8粘合体系处理的C ’0N &其中的分散8粘合体系为自制"主要成分为皂类化合物’酚类化合物’胺类化合物和不饱和脂肪酸等"用量为!份!相对于."份C ’0N$&)*(!试验仪器与设备双辊开炼机"!#%$==I!.$=="上海双翼橡塑机械有限公司产品#无转子硫化仪",,&#!$C .型"北京环峰化工机械实验厂产品#."G 平板硫化机"上海橡胶机械厂产品#扫描电子显微镜!2R ,$"28!"$$’型"日本日立公司产品#压缩疲劳试验机"Q 2.."型"上海橡胶机械厂产品&)*+!试样制备胶料配方为*’)!#$$"氧化锌!&"硬脂酸!!"防老剂&$#$!#4""防老剂)B !#4""促进剂B ,!$4#"促进剂C *!#4!"硫黄!#4&"C ’0N !变量&胶料在开炼机上混炼"辊温为&$"7$H "辊距在混炼中由#==逐渐放大到.4"==&胶料用平板硫化机硫化"硫化温度为#"$H &)*,!性能测试混炼胶的硫化曲线采用无转子硫化仪测定&7"#隋!刚等D 碳纳米管补强橡胶材料的初步研究万方数据硫化胶断面喷金后!用2R ,观察其微观形态结构"硫化胶物理性能按相应国家标准测试"(!结果与讨论(*)!微观结构图#所示为C ’0N 的微观形貌"#<$提纯C ’0N#L $预处理C ’0N图)!1!4E 的微观形貌!!由图##<$可见!提纯C ’0N 的缠绕%聚集趋势比较明显!而经分散8粘合体系处理后的C ’0N 微观结构相对疏松&见图##L $’!表明分散8粘合体系降低了C ’0N 聚集体的内聚能!有利于C ’0N 在外力作用下分散!并且可以避免混合过程中的二次聚集"在’)中加入."份C ’0N 后!用2R ,观察C ’0N 在橡胶基体中的微观分布状态!结果如图.所示"!!由图.#<$可见!当提纯C ’0N 未经进一步处理时!由于C ’0N 自身相互缠绕团聚的能量很高!并且与橡胶基体的模量相差较大!单靠混炼过程中的剪切力难以实现C ’0N 在橡胶中的均匀#<$’)(提纯C ’0N#L $’)(预处理C ’0N图(!!#!1!4E 胶料的微观结构分散!因此在胶料内部存在着C ’0N 的富集区域和C ’0N 稀少的橡胶基体!同时!许多C ’0N 被拔出并且表面光洁!表明材料的界面结合较差"C ’0N 经分散8粘合体系处理后!分散8粘合体系吸附在C ’0N 周围减少了其团聚!同时增强了C ’0N 与橡胶基体的粘合性!使得混炼剪切力能够有效传递!促进C ’0N 在橡胶中的分散!图.#L $中的C ’0N 分散性明显提高!并且断面上拔出的C ’0N 较少!表明C ’0N 与橡胶基体间产生了良好的粘合"(*(!材料性能将提纯C ’0N 加入传统炭黑补强的’)胶料中!保持填料总量为"$份!测得硫化胶的性能如表#所示"由表#可见!用C ’0N 替代胶料中的部分炭黑后!橡胶试样的焦烧时间略有延长!硫化时间随C ’0N 用量增大而相应延长"增大C ’0N 用量后!硫化胶的拉伸和撕裂等物理性能不断下降!表5"#橡!胶!工!业!!!!!!!!!!!!!!!.$$"年第".卷万方数据第!期表)!!#!炭黑!1!4E硫化胶的性能项!!目C’0N用量!份$"#$#"."硫化仪数据"#"$H#!)#$!=J+.4$.4".4".4"!4$ !)9$!=J+%4"74$54$94"#$4$ !)9$A)#$!=J+&4"&4""4"74$74$硫化胶性能!邵尔-型硬度!度%.%#"9"7""!!$$U定伸应力!,;<#"4%#!49#.4$#$4.94%!拉伸强度!,;<.&4%.&45..4##&45#!45 !拉断伸长率!U&"$&9$&5$&$$!5"!拉断永久变形!U.&.5.%#%#$!撕裂强度!"V’$=A##9"7""5!#.9!回弹值!U.5!.!固特里奇温升!H#%4$#.4"!动态压缩永久变形##!U!4..4$!!注%炭黑和C’0N总量"$份&##压缩频率#5$$=J+A#’冲程%==’试验.$=J+&明C’0N与炭黑的并用效果不好’C’0N未能发挥出自身性能上的优势&根据前期研究结果(9)’应用传统橡胶配方时’由于C’0N对硫黄等助剂的吸附能力很强’橡胶基体中硫化反应会受到影响’随着C’0N用量增大’橡胶试样的交联程度降低’同时因C’0N在橡胶中的分散和界面结合性较差’导致材料的整体性能下降&此外’在炭黑补强’)胶料中加入部分C’0N’复合材料的回弹性和动态压缩性能得到改善&在’)胶料中分别加入."份经和未经分散8粘合体系处理的C’0N’并测试其硫化胶物理性能’结果如表.所示&表(!1!4E和炭黑填充!#胶料的性能对比项!!目加."份未处理C’0N加."份预处理C’0N加."份炭黑邵尔-型硬度!度""7.""!$$U定伸应力!,;<74"#.4"945拉伸强度!,;<#94&.54!.547拉断伸长率!U"$!&57&5$拉断永久变形!U#&#.#&撕裂强度!"V’$=A##!"""77回弹值!U7&%%"&固特里奇温升!H#!4"#!4$#&4%动态压缩永久变形##!U!4"!4.&4&!!注%##同表#注##&由表.可以看出’添加纯化后未经进一步处理的C’0N的’)胶料物理性能较差’而经分散8粘合体系处理后’由于C’0N在橡胶基体中的分散性和与’)的界面粘合性得到改善’胶料的拉伸强度和撕裂强度等性能指标都比加入未处理C’0N的胶料明显提高&与炭黑补强’)胶料相比’分散8粘合体系处理后C’0N!’)胶料的定伸应力*回弹值和动态压缩性能均较好’但撕裂强度仍有一定差距’还需要进一步研究解决&+!结论"##经分散8粘合体系处理后’C’0N的微观结构比较疏松’在橡胶中的分散性明显提高’与橡胶基体间形成良好的粘合&".#用氢氟酸纯化的C’0N直接加入’)中’硫化胶性能不佳&C’0N经分散8粘合体系处理后加入’)中’胶料的拉伸和撕裂性能改善&与传统炭黑补强胶料相比’’)!C’0N胶料的定伸应力*回弹值和动态压缩性能较好’但撕裂强度偏低&参考文献"(#)Y J b J=<24/W?J Z<?=J Z M>G^L W N>[@M<]F J G J ZZ<M L>+(T)4’<G^M W’#99#’!"&"7#%"%8"54(.)(<??;40F W]W M[W Z G+<+>G^L W(T)4’<G^M W’#99%’!5."#5#%.$78 .$54(!))^>[[)2’O>M W+G NB24,W Z F<+J Z<?<+X G F W M=<?]M>]W M G J W N>[ Z<M L>++<+>G^L W N(T)4C<M L>+’#99"’!!"7#%9."89!$4 (&))W c<J[<M X-/’(<X W M,P’2=J G F;-4Y+a W N G J@<G J>+>[G M<+N8a W M N W]M>]W M G J W N>[^+J X J M W Z G J>+Z<M L>+!W]>d_?<=J+<G W(T)4T>^M+<?>[,<G W M J<?N2Z J W+Z WO W G G W M N’#99"’#&"#.#%#$!$4 (")-b<_<+;g’2G W]F<+f’C>??J W d C’()*+4-?J@+W XZ<M L>+ +<+>G^L W<M M<_N[>M=W XL_Z^G G J+@<]>?_=W M M W N J+8+<+>G^L W Z>=]>N J G W(T)42Z J W+Z W’#99&’.%"".%#%#.#.8#.#&4(%)C>>]W MC-’Q>^+@)T’/<?N<??,4Y+a W N G J@<G J>+J+G>G F W X W8 [>M=<G J>+>[Z<M L>++<+>G^L W N<+XG F W J M Z>=]>N J G W N G F M>^@FG F W^N W>[)<=<+N]W Z G M>N Z>]_(T)4C>=]>N J G W N’.$$#’-!."!8&#%&$#8&##4(7)g>>X T)’*F<>3’g<@+W M/B4f M J W+G<G J>+>[Z<M L>++<+>8G^L W N J+]>?_=W M N<+XJ G NX W G W Z G J>+L_)<=<+N]W Z G M>N Z>]_ (T)4C>=]>N J G W N’.$$#’-!."!8&#%!9#8!994(5)2<+X?W MT’2F<[[W M,2;’;M<N N W0’()*+4B W a W?>]=W+G>[<X J N]W M N J>+]M>Z W N N[>MZ<M L>++<+>G^L W NJ+<W]>d_=<G M J d <+X G F W M W N^?G J+@W?W Z G M J Z<?]M>]W M G J W N(T)4;>?_=W M’#999’&$ ".##%"9%78"97#4(9)隋!刚’梁!吉’朱跃峰4碳纳米管!’)复合材料的红外光谱和B2C分析(T)4高技术通讯’.$$&’#&"5#%&#8&%4收稿日期".$$&8$98#59"#隋!刚等D碳纳米管补强橡胶材料的初步研究万方数据。

碳纳米管_粉末丁苯橡胶复合材料改性聚丙烯

ISSN 100020054CN 1122223 N 清华大学学报(自然科学版)J T singhua U niv (Sci &Tech ),2008年第48卷第12期2008,V o l .48,N o .12w 17h ttp : qhxbw .ch inaj ournal.net .cn 碳纳米管粉末丁苯橡胶复合材料改性聚丙烯周湘文1,2,　熊国平2,　朱跃峰2,　梁　吉2,　董建令1,　于溯源1(1.清华大学核能与新能源技术研究院,北京100084;2.清华大学机械工程系,先进成形制造教育部重点实验室,北京100084)收稿日期:2007209203基金项目:国家自然科学基金资助项目(10332020)作者简介:周湘文(1979—),男(汉),湖南,博士后。

E 2m ail :xiangw en @tsinghua .edu .cn摘　要:为获得性能优良的复合材料,利用辐射交联和喷雾干燥法,制备全硫化交联碳纳米管(CN T s ) 粉末丁苯橡胶(SBR )复合材料,用熔融共混法对聚丙烯进行三元体系改性。

结果表明:当SBR 、CN T s 和苯甲酸钠(相对于纯PP 的质量)用量分别为15%、2%和2%时,改性后PP 的冲击韧性提高了120%,拉伸强度提高了6%,扯断伸长率提高了55%,弯曲强度提高了20%。

关键词:聚丙烯;碳纳米管;粉末丁苯橡胶;冲击韧性中图分类号:TB 33;TQ 316.6;TQ 317.3文献标识码:A 文章编号:100020054(2008)1222096204Polypropylene co m posites hav i ng carbon nanotubes and powder styrene -butad ienerubberZH OU Xia ngw e n 1,2,XI O NG Guop ing 2,ZHU Yuefeng 2,L I A NG J i 2,DONG J ia nling 1,Y U S uyua n 1(1.I n stitute of Nuclear and New Energy Technology ,Tsi nghua Un iversity ,Be ij i ng 100084,Chi na ;2.Key Laboratory for Advanced M ater i als Processi ng Technology of M i n istry of Education ,D epart men t of M echan ical Engi neer i ng ,Tsi nghua Un iversity ,Be ij i ng 100084,Chi na )Abstract :V ulcanizedcarbon nano tubes (CN T s )andstyrene 2butadiene rubber (SBR )compo site pow ders w ere added to po lyp ropylene (PP )using the m elting m ixing m ethod to obtain modified compo sites w ith better p roperties .T he pow ders w erecro ss 2linked using electron beam radiati on and p repared using sp ray drying .T est results show that w ith an SBR loading (m ass fracti on to pure PP )of 15%,CN T s loading of 2%,and sodium benzoate loading of 2%,the i m pact strength is i m p roved by 120%,tensile strength is i m p roved by 6%,elongati on at break is i m p roved by 55%,and flexural strength of the modified PP is i m p roved by 20%,compared w ith pure PP.Key words :po lyp ropylene;carbonnano tubes;pow derstyrene 2butadiene rubber;i m pact toughness聚丙烯(po ly p rop ylene ,PP )具有较好的综合性能,但是冲击韧性较差,因此需要对PP 进行改性增韧。

碳纳米管／三元乙丙橡胶复合材料吸波性能的研究

ａｃｏｖｂｏｂｎｒｐｒｉｓｏｓｍｉｒｗａｅａｓｒｉｇｐｏｅｔｅｆＣＮＴｓＥ／ＰＤＭｏｏｉｔｒｌａｅｉｖｓｉａｅ．Ｔｈｅｕｌｈｗｈｔｔｅｃｍｐｓｔｍａｅｉｓｒｎｅｔｔｄｅａｇｅｒｓｔｓｏｔａｈｓ
ＡｂｔａｔｓｒｃＴｈｏｆｉｉｎｆｔｅｕｔｎ，ｉｅａｃｎＳａｇｎｓｏｕｔｗａｌｄｃｒｏａｏｕｅｓｗｅｌｅｃｅｃｅｔｏｔｎａｉａｏｍｐｄｎｅａｄｌＳｔｎｅｔｆｌｉｌａｂｎｎｎｔｂ。ａｌＯｍ — ｅ
３哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院，哈尔滨１００；清华大学化工系，５０１４北京１０８）００４摘要考察了碳纳米管的介电常数、导率以及碳纳米管／磁三元乙丙橡胶复合材料的电磁吸波性能。研究结
果表明，碳纳米管介电常数值远大于磁导率值，电损耗远大于磁损耗，明碳纳米管是一种电损耗型吸波介质。通且说过弓形法测定了碳纳米管／三元乙丙橡胶复合材料在２８Ｈｚ范围内的电磁波吸收性能，～１Ｇ结果表明，复合材料在
ｒｄｕｉｇａｖｃｏｅｗｏｋａａｙｅｎａｒｎｅｏ～１ＧＨｚｅｓｎｅｔｒｎｔｒｎｌｚｒｉａｇｆ２８．ＴｈｅｕｔｄｃｔｅｒｓｌｓｉｉａｅＣＮＴｓＥＰｎ／ＤＭｏｏｉｅｔｒａｓｃｍｐｓｔｓｍａｅｉｌ
ＮｎｔｂｓＥＤＣｍｐｓｔｓＭａｅｉｌａｏｕｅ／ＰＭｏｏｉｔｒａｓｅ

天然橡胶复合材料的红外光谱和DSC分析

NO2 和氧自由基，如果两个氧原子与 CNTS 上的一个碳原子结合，就会形成一个 CO2，并导致 CNTS 破裂和细化。一个氧原子与一个碳原子结合，就会在
CNTS 上形成一个 C==O 基团，如果 C==O 和--OH 官能团结合在 CNTS 的同一个 C 原子上，可以形成 COOH 官能团，但其数量是很少的。经过高温热处理后，C==O 基团被烧掉，相应的吸收峰消失，由于
隋刚等：碳纳米管 / 天然橡胶复合材料的红外光谱和 DSC 分析
碳纳米管 / 天然橡胶复合材料的红外光谱和 DSC 分析!
隋刚! 梁吉朱跃峰周湘文
（清华大学机械工程系北京 100084）
摘要将催化裂解法制得的碳纳米管进行氢氟酸和混酸处理后，碳纳米管的纯度和团聚程度增大，热处理后碳纳米管的聚集情况略有改善。碳纳米管表面官能团与橡胶分子间可以形成氢键，并对天然橡胶的分子运动产生影响，随着碳纳米管的进一步处理，混炼胶的 Tg 有所升高，DSC 曲线中的结晶熔融峰面积减小，热处理后碳纳米管填充胶料的 Tg 略有下降，结晶熔融峰面积增大。氢氟酸处理碳纳米管填充天然橡胶材料的力学性能较好。关键词碳纳米管，天然橡胶，微观形态，红外光谱，热分析
0 引言
1 实验部分
碳纳米管（Carbon NanotubeS，CNTS）是由单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米级管状壳层结构，由日本 NEC 公司的 Iijima 在 1991 年利用电子显微镜观察石墨电极直流放电的产物时首次发现，到目前为止，研究人员已经开发出多种制备 CNTS 的方法［1-3］。由于 CNTS 的特殊结构，使其具有许多独特的物理和力学性能，可作为优良的复合材料增强组分，在增强复合材料的机械强度和提高材料的导电导热性能方面，具有诱人的应用前景。考虑到 CNTS 具有很高的长径比，且主要成分是碳的特点，目前关于 CNTS / 高分子材料复合方面的研究非常活跃，特别是在提高树脂基体的韧性和导电性能方面已经有所收获［4-8］。从 CNTS 复合材料的研究现状看，关于 CNTS 在橡胶材料中的应用研究基本未见报道。炭黑等炭素材料理应是橡胶工业应用的传统增强填充物，与橡胶大分子之间的亲和性好，但是从目前得到的一点国内外相关研究结论发现，CNTS 在橡胶中尚未发挥出理想的应用效果，需要在该领域进行大量

大长径比碳纳米管补强天然橡胶纳米复合材料的制备、微观结构和电导率

缠绕形成聚集体。不可能获得单个纳米管，因为
１．ＣＮＴ混入表面
活性剂溶液里
匡碳纳米管束
●
。
溶液
表面活性剂
Ｏ
胶乳粒子
露氢塑羹虱
７．分散液倾倒在模具中
望
６．静置消除
燧ｊ
５．ＣＮＴ分散体与天然
泡沫
合。将胶料浇注到有机玻璃模型中，烘干硫化后，得到ＣＮＴ／ＮＲ复合材料薄膜。
很难制备分散好、长径比大的碳纳米管复合材料。本文介绍一种用大长径比ＣＮＴ制备ＣＮＴ／
ＮＲ复合材料的方法。用特殊方法处理碳纳米管
８ｎｍ，则长径比分别为２００～２２５和７５～１０Ｏ。这
的复合材料薄膜的机械性能低。原因可能是直接
用机械混合时采用的１５ＭＰａ的压力以及使用不同硫化条件导致交联密度不同。此外，在胶乳浇注薄膜制备过程中，使用了较大量的乳化剂，也许会产
酸处理会破坏碳纳米管。这两种方法都破坏了碳纳米管的结构。碳纳米管产生较大程度的破坏，
然后用大功率超声波处理使碳纳米管彼此分离。最后获得良好分散的碳纳米管一表面活性剂混合物。之后，通过机械搅拌束（ａ，ｂ）和传统碳纳米管（ｃ）的ＳＥＭ照片
第４７卷

碳纳米管特性对天然橡胶_碳管复合材料力学性能的影响_于海涛

碳纳米管特性对天然橡胶/碳管复合材料力学性能的影响Mechanical Properties of Natural Rubber Reinforced With Carbon Nanotubes of Variousstructural Characteristics北京化工大学于海涛　卢咏来　王　宽　王文才　聂庆超　张立群[摘要] 通过SEM、Raman光谱等对具有不同结构特征（纯度、管壁厚度、长度）的碳纳米管进行了微观结构的分析，并通过机械混炼法制备了碳纳米管（CNTs）/天然橡胶（NR）复合材料，研究了CNTs的特性对复合材料力学性能的影响，结果表明，纯度为95wt%的CNTs对复合材料力学性能的提高远远优于纯度为99.9wt%的石墨化CNTs；而对同一纯度（95wt%）的CNTs，随着管壁厚度的增大，复合材料性能的提高越差；CNTs长度的影响不明显。

由此推断，CNTs与橡胶间的界面结合和接触面积对复合材料的力学性能起主导作用。

关键词：碳纳米管特性复合材料力学性能[AbsTRACT]It`s analysed of the microstru-ture of carbon nanotubes(CNTs) with various structural characteristics(purity,wall thickness,length) by SEM and Raman spectroscopy, then prepared into natural rubber(NR) by mechanical mixing method. The resulting of the CNTs` characteristics to the mechanical properties of the composite materials is researched. It showed that the purity of 95wt% of CNTs is far better than the purity of 99.9wt% of graphitized CNTs for improving the mechani-cal properties.As the wall thickness increases,the modulus of the composites became much lower.Length is not obvi-ous.So it`s concluded that the interface bonding and con-tact area between CNTs and rubber plays an important role on the mechanical properties of the composites.Keywords: CNTs characteristics Composites Mechanical properties自1991年日本电镜学家Iijima发现了具有特殊结构的管状物后，对于碳纳米管的基础研究及其应用方兴未艾。

碳纳米管在聚合物基复合材料中的应用

碳纳米管在聚合物基复合材料中的应用【摘要】纳米技术是世界科学技术发展过程中出现的一种新型技术，而碳纳米管是纳米技术发展过程中的诞生的是一种新型材料。

本主要从碳纳米管在聚合物基复合材料中作为结构与功能这两个方面，来分析碳纳米管在聚合物基复合材料中的应用。

同时还分析了碳纳米管的一些力学性能与影响因素。

【关键词】碳纳米管；复合材料；结构体引言纳米技术是世界上非常先进的一种科学技术，同时纳米技术的出现也标志着人类改造自然的能力已经深入到了原子与分子水平，如今纳米概念已经渗入到；力学、物理学、电子学、机械学以及材料科学等多种领域。

碳纳米管（CNTs）是由日本学者Iijina发现的，碳纳米管具有独特的结果与良好的物理与化学性能，因此吸引了许多相关领域的研究者，并且如今已取得了一定的成果。

碳纳米管因为其独特的结构，使得这种材料具有高强度、高韧性以及极强的导电性能，并且这种材料还具有很好的热性能，其热稳定性与化学稳定性都非常好，因此具有很好的应用发展前景。

而CNTs聚合物基复合材料是一种以CNTs为增强体、聚合物为基体的复合材料，这种复合材料从工程应用上可分为结构符合材料与功能复合材料，因此要想了解碳纳米管在聚合物基复合材料中的应用，需要从这两种材料进行分析。

1CNTs/聚合物结构复合材料1.1CNTs的结构与力学性能CNTs是一种石墨面六边形网络格所组成的管状物，一般是有单层或多层同轴管组成，其直径一般是在几纳米在几十纳米之间，层次之间的距离一般是0.34nm，长度一般可以到到数微米。

通过相关的计算以及实验检查发现，CNTs具有极高的强度以及极强韧性，并且CNTs在透射电镜下观察发现，CNTs的杨氏模量能够达到1. 0 TPa以上，大约是钢的100倍，同时还发现CNTs还具有很高的伸张强度，已经达到了（45±7）GPa，是一般高强度钢材的20倍，并且根据相关理论与实验的结果发现，CNTs 具有很好的韧性，其弯曲角度超过了110度，因此这种材料被认为是最理想的聚合物复合材料的增强材料[1]。

国外碳纳米管复合材料研究现状

国外碳纳米管复合材料研究现状碳纳米管自被发现以来，因其独特的结构和优异的性能，成为了材料科学领域的研究热点。

特别是在复合材料领域，碳纳米管的加入为材料性能的提升带来了新的契机。

国外在碳纳米管复合材料的研究方面取得了众多显著的成果，本文将对其进行详细阐述。

一、碳纳米管的特性碳纳米管具有极高的强度和韧性。

其强度可达到钢铁的数十倍，同时具有出色的柔韧性，能够承受较大的变形而不断裂。

此外，碳纳米管还具有优异的电学性能，电导率极高，可与金属相媲美。

良好的热学性能也是其特点之一，热导率高，散热效果好。

这些特性使得碳纳米管在复合材料中具有极大的应用潜力。

二、国外碳纳米管复合材料在不同领域的研究现状1、航空航天领域在航空航天领域，对材料的性能要求极为苛刻。

国外研究人员致力于将碳纳米管复合材料应用于飞机结构件中，以减轻重量并提高强度。

例如，美国的研究团队成功开发出了碳纳米管增强的碳纤维复合材料，用于飞机机翼的制造，不仅减轻了结构重量，还提高了抗疲劳性能和耐腐蚀性。

2、电子领域在电子领域，碳纳米管复合材料可用于制造高性能的电子器件。

日本的科研人员成功制备出了碳纳米管与半导体材料复合的薄膜，用于制造柔性显示屏，具有更高的分辨率和更低的能耗。

此外，碳纳米管复合材料还可用于制造高效的电池电极，提高电池的充放电性能和循环寿命。

3、能源领域能源领域也是碳纳米管复合材料的重要应用方向。

德国的研究小组开发出了碳纳米管与聚合物复合的质子交换膜，用于燃料电池中，提高了燃料电池的功率密度和稳定性。

在太阳能电池方面，国外研究人员将碳纳米管与光伏材料复合，提高了太阳能电池的光电转换效率。

4、生物医学领域在生物医学领域，碳纳米管复合材料具有广阔的应用前景。

美国的科研团队研发出了碳纳米管与生物活性分子复合的材料，用于药物输送和组织工程。

碳纳米管的高比表面积和良好的生物相容性，使得药物能够更有效地负载和释放，促进组织的修复和再生。

三、制备方法1、溶液共混法这是一种较为常见的方法，将碳纳米管和基体材料分散在溶剂中，通过搅拌、超声等手段使其均匀混合，然后去除溶剂得到复合材料。

淤浆共混法制备碳纳米管天然橡胶复合材料及其性能的研究

碳纳米管（CNTs）具有高力学性能、高弹性模量、高导电性和相对化学惰性等特点，被广泛应用于聚合物复合材料[1-7]、催化领域[8-10]和储能材料 [11-15] 中。在橡胶材料中加入 CNTs，以期进一步提高橡胶的力学、导电和导热等性能，但由于CNTs 容易在橡胶基体中发生团聚 [16]，从而不能很好地发挥单根CNTs所具有的优异性能，因此必须解决好CNTs在橡胶基体中的分散问题。
本研究提出一种制备CNTs/天然橡胶（NR）复
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51676103）作者简介：何燕（1973—），女，山东青州人，青岛科技大学教授，博士，主要从事材料的热物理性能研究。 E-mail：1031907656@qq. com
合材料的新方法，即通过添加表面活性剂和采用粉末状小料来增大胶乳的粘稠程度，再将CNTs分批、分量地加入天然胶乳中，形成类似淤浆的橡胶复合材料，该方法称为淤浆共混法。淤浆共混法简捷、易实现，而且能够改善胶乳共混和溶液共混过程中出现的CNTs沉降问题。在此采用淤浆共混法制备CNTs/天然橡胶（NR）复合材料，并对其性能进行研究。
第2期
何燕等．淤浆共混法制备碳纳米管/天然橡胶复合材料及其性能的研究
101
淤浆共混法制备碳纳米管/天然橡胶复合材料及其性能的研究
何燕，郭昌，徐瑾，崔连雷
（青岛科技大学机电工程学院，山东青岛 266061）
摘要：采用淤浆共混法制备碳纳米管（CNTs）/天然橡胶（NR）复合材料，并对其性能进行研究。结果表明，与机械共混法和胶乳共混法相比，淤浆共混法可以使CNTs良好地分散于NR基体中，所制备的CNTs/NR复合材料导热性能均匀，拉伸强度和撕裂强度提高。

机械混炼制备碳纳米管天然橡胶复合材料特性分析

图! 橡胶复合材料的 " # $ 曲线
布。由于 ’ ( ) * 与橡胶基体间模量相差较多，同时在常 ’ ( ) *自身相互缠绕团聚的能量很大，温混炼时橡胶本身粘度高，多数 ’ ( ) *依靠橡胶传递的剪切力难以扩散到较远的距离，导致 ’ ( ) *在橡胶中不易达到完全均匀的分散。从图（）中还可以看出， , . ’ ( ) *的拔出部分普遍比较光洁，所以 ’ ( ) *与橡胶之间的界面结合也需要提高。
［，］ & ! 究的一个重要方向。作为理想的增强组分，
合材料的特性，为新型橡胶纳米复合材料的开发奠定基础。
! 实验部分
! " ! 原材料以丙烯为原料气，采用 + 在5 9催化剂， " "L 下催化裂解得到原始 ( ，将原始 ( + 0 ; + 0 ;在质量分数为! ，用去离子水 " M的氢氟酸中处理 ! %@ 反复洗涤、过滤至中性，烘干待用；实验用 ( J为；天然橡胶采用国天津炭黑厂生产的 + 4 ! N型 ( J
科研开发
弹性体，，（）： ! " " # $ " % $ ! # & # ! # ! ’ ( ) * + , . , / 0 12 3 * ( /
ห้องสมุดไป่ตู้
机械混炼制备碳纳米管／天然橡胶复合材料特性分析 !
隋刚&!! ，杨小平&，梁吉!，朱跃峰!
（北京化工大学材料科学与工程学院，北京 & ；清华大学机械工程系，北京 & ） & A " " " ! ’ ! A " " " E %

211189469_电泳沉积母胶法碳纳米管

橡　胶　工　业CHINA RUBBER INDUSTRY323第70卷第5期Vol.70No.52023年5月May.2023电泳沉积母胶法碳纳米管/天然橡胶复合材料的性能研究许明辉，边慧光，曲圣琪，闫理智，郝英杰，汪传生*（青岛科技大学机电工程学院，山东青岛　266061）摘要：用氢氧化钠和过氧化氢改性碳纳米管（CNTs ）得到氧化CNTs （OCNTs ），再用硅烷偶联剂KH -550改性OCNTs 得到氮掺杂CNTs （NCNTs ）。

采用电泳沉积法制备CNTs /天然橡胶（NR ）、OCNTs /NR 和NCNTs /NR 母胶后，再用机械共混法制得CNTs /NR 复合材料，将其与直接采用机械共混法制得的CNTs /NR 复合材料进行性能对比。

结果表明：电泳沉积法能够使CNTs 在NR 中均匀分散，提高CNTs /NR 复合材料的热稳定性；OCNTs /NR 复合材料的300%定伸应力和拉伸强度最大，热稳定性最好，但生热和滚动阻力较高；NCNTs /NR 复合材料的300%定伸应力和拉伸强度较大，抗湿滑性能最好，生热和滚动阻力最低，综合性能最好。

关键词：碳纳米管；天然橡胶；复合材料；电泳沉积；热稳定性；滚动阻力中图分类号：TQ330.38＋3 文章编号：1000-890X （2023）05-0323-07文献标志码：A DOI ：10.12136/j.issn.1000-890X.2023.05.0323碳纳米管（CNTs ）具有高力学性能、高弹性模量、高导电性、相对化学惰性等特性[1-4]，这得益于其独特的微观结构。

CNTs 是由大量碳原子组成的石墨层相互卷曲、首尾相接而成的一维管状材料[5]。

CNTs 的轴向长度是微米级，而管径却是纳米级[6]，这使得CNTs 的长径比可以达到1 000∶1 以上[7]。

目前CNTs 与橡胶混炼的方法主要有机械共混法[8]和乳液共混法[9]。

氟橡胶-碳纳米管复合材料的拉伸应力-应变行为

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
氟橡胶/碳纳米管复合材料的拉伸应力-应变行为
以氟橡胶/炭黑复合材料作对比研究了氟橡胶/碳纳米管复合材料的拉伸应力-应变、拉伸应力弛豫和拉伸应力软化行为。

结果表明，碳纳米管对氟橡胶有良好的增强效果，相同用量碳纳米管的增强效果要高于炭黑，低应变时碳纳米管的增强效果更明显；与氟橡胶/炭黑复合材料相比，氟橡胶/碳纳米管复合材料的应力弛豫现象更为明显，应力弛豫速率更快；随着碳纳米管和炭黑用量的增加，复合材料的应力软化效应增大，氟橡胶/碳纳米管复合材料的应力软化效应明显高于氟橡胶/炭黑复合材料。

碳纳米管作为典型的一维纳米材料，所具有的一系列优良特性使其在理
论上属于复合材料理想的功能和增强材料。

藉此碳纳米管/聚合物纳米复合材料的研究己成为碳纳米管研究中的一个热点，其中对橡胶/碳纳米管复合材料的研究日趋活跃，研究主要集中在碳纳米管表面处理以及橡胶/碳纳米管复合材料的制备等方面，以期改善碳纳米管在橡胶中的分散状态、增强界面相互作用和提高碳纳米管对复合材料的力学性能、电性能及热性能的积极作用碳纳米管径向上为纳米级尺寸，表面能高，导致其在聚合物中容易团聚，分散性较差，从而降低了碳纳米管的有效长径比，而且更容易造成碳纳米管之间的滑移，使其增强效果变差。

Salvetat 等研究了碳纳米管/聚合物纳米复合材料的分散性问题，认为碳纳米管之间的团聚和滑移不能使碳纳米管起到有效的增强作用。

另一个影响碳纳米管/聚合物纳米复合材料力学性能的重要因素是聚合物与碳纳米管之间的界面作用力。

若界面相互作用强，载荷就可以有效地转移给碳纳米管，使复合材料的力学性能得以提高，相反，若界面相互作用弱，碳纳米管就可能在剪切力的作用下被从聚合物中拔出，载荷不能有效转移，复合材料的力学性能就。

碳纳米管与二硫化钼协同增强丁腈橡胶复合材料吸波性能

有效吸收带宽也比较窄。为了解决阻抗失配的问题, 碳纳米管通常与其它填料杂化或 [4] 共掺[5],以获得更为平衡的电磁参数 ,进而改善材料的吸波性能。
实际上 ,填料共掺能充分发挥填料在形貌和性质上的互补性 ,改善填料在基体中的分散和丰富电磁损耗的形式,进而提高复合材料的电磁性能。 [6,7] 本文将管状的多壁碳纳米管 (MWCNTs)与片状的二硫化钼(MoS2)共掺,制备了丁腈橡胶 (NBR)吸波复合材料,研究了 MWCNTs与 MoS2 比例对复合材料性能的影响 ,并分析了其协同增强复合材料衰减电磁波的机理。
1 实验部分
1.1 原材料多壁碳纳米管 (MWCNTs):5~15 nm,密度
2.10g/cm3,购于南京先丰纳米材料科技有限公司; 二硫化钼 (MoS2):平均粒径 1.30μm,密度 4.8g/ cm3,购于广州纳诺化学技术有限公司;丁腈橡胶
关键词 :丁腈橡胶 ;碳纳米管 ;二硫化钼 ;协同效应 ;电磁衰减
中图分类号 :TQ333.7
文献标识码 :A
文章编号 :1000-7555(2021)04-0174-08
随着现代科技的快速发展,电子设备被广泛地应用于各个领域 ,由此带来的电磁污染不仅影响电子设备的正常运转 ,还损害人们的身体健康。作为一种可以衰减入射电磁波的功能材料 ,吸波复合材料引起了人们的密切关注。 [1] 一般来讲,理想的吸波复合材料应具有轻质、宽频、高效等特点 ,这些特性与基体中由吸波剂构成的电磁损耗网络密切相关。 [2] 传统的金属基吸波剂存在密度大、易腐蚀、难加工等缺点 ,难以满足电子领域轻量化、微型化等要求。因此,新型吸波剂研制和复合新工艺的创新已经成为吸波材料领域重要发展方向。

碳纳米管与橡胶复合材料讨论(PPT35页).pptx

硬度测试
由图看出，硬度相差较小。添加GT200碳纳米管硬度最低，GT-200与 GT-300管径相同，管长相差较大，可见较小的管长使碳纳米管与橡胶的界面结合明显低于长碳纳米管与橡胶的结合力。
碳纳米管的长径比对橡胶复合材料性能的影响
通过橡胶各类性能的对比，碳纳米管的补强作用不仅与其长径比有关，而且与比表面积也有关。长径比较大的碳纳米管会与橡胶分子链产生缠绕网络来增强橡胶性能，而比表面积大的碳纳米管会与橡胶产生较好的界面结合力，以达到补强效果。不同种类的碳纳米管长径比和比表面积不同，这是影响橡胶与填料结合性的最主要因素，也是对橡胶性能影响最大的因素。长径比和比表面积最大的GT300类型的碳纳米管填充的橡胶的门尼勃度、硬度是最强的，拉伸强度位居第二，因此是补强综合性能最强的碳纳米管。
添加不同种类碳纳米管的硫化胶化的断裂伸长率
添加GT-300、GT-400碳纳米管的断裂伸长率较低，分析可能是GT-300、GT-400 碳纳米管较大的比表面积和长度对橡胶分子链的限制能力较强，分子链柔顺性降低，因而其断裂伸长率较低。而管长很短的GT-200对橡胶分子链限制能力很弱，对分子链伸长造成阻碍较弱，因此断裂伸长率最高。管径较粗的GT-600对分子链的限制能力低于GT-400，因此其断裂伸长率稍高。
碳纳米管特性及研究现状
单壁碳纳米管是由一层石墨片层绕中心轴卷曲而成，直径约为1~2nm，其结构完整性较好、缺陷较少。多壁碳纳米管是由几层石墨片层卷曲而成，一般层数在 2~50 层之间，直径一般在2~100 nm，每层之间保持固定距离，约0.34 nm，多壁碳纳米管表面含有大量的化学基团，相对比较活泼。
谢谢
聚合物基复合材料讨论课
我只看看不玩的
聚合物基复合材料讨论课

碳纳米管在硅橡胶中的应用研究

碳纳米管在硅橡胶中的应用研究通过对碳纳米管在硅橡胶中的应用进行分析，说明了其在力学、导电和导热性能等方面的影响。

可以看出，由于其大量的使用，硫化胶的硬度和定伸应力都随着加大，拉伸力和撕扯力是先升后降的趋势，扯裂伸长率慢慢下降，高温下也下降；如果融合碳纳米管，它的拉伸强度的持续力就会逐渐上升；由于大量运用其中，其导电性能都有所强化，导热也变得更好了。

且观察发现碳纳米管在硅橡胶基体中分布较均。

标签：碳纳米管；硅橡胶；应用碳纳米管的长度及直径之间的比例较大，一侧壁的强度就能到 1.0TPa，韧性极高，抗强酸强碱的性能较强，其次还具有特殊电子学特征。

而硅橡胶是性能较优的一种特殊橡胶，耐热性、耐低温性、绝缘性、耐磨性及生物方面特性等特点，所以被大量的使用。

本文就针对碳纳米管在硅橡胶中的应用影响进行分析及其其分布情况，能够为其在橡胶产业中的使用作为参考。

1 碳纳米管的结构碳纳米管，还可叫做巴基管，是富勒碳系，是在对C60 持续强化研究中出现的。

它是由一层或多数层的石墨片围成的，是按一个中心轴根据一定的螺旋角卷曲来完成的一个构造，两边往往被一个五元环和七元环一同组成的半球形的大富勒烯分子封好，每一层的管壁都是由碳原子通过SP2发生发硬与其附近的 3 个碳原子完全键合后所形成的一个六边形网状平面所围绕的圆柱。

按照組成可分成多壁和单壁两种类型。

多壁的结构：它是由几层甚至几十层的石墨烯片按轴围绕而成的密实的管状结构物。

层从2至50不定，层与层之间是（0.34±0.01）纳米，与层和石墨之间的距离适合，且层间布局无序。

往往多壁直径是2～30纳米，长度是0.1～50微米。

在其形成的环节中，管端、层的表面、层间较轻易形成五元环或七元环等缺陷中心，当形成五元环时它就会很明显，形成七元环就会凹进。

所以他们的形成会在碳纳米管的两边端形成对其进行封闭。

单壁结构：还可被叫做富勒管，在定义上公认为是由一层石墨烯形成来的，它的直径长度分布的空间小、弊端少，有着较高的均匀一致性，是最完美的分子纤维。