碳纳米管在聚合物复合材料中应用解析

来源：广州宏武材料科技有限公司     发布时间：2017-11-02浏览量：次

 
    纳米技术之所以重要，是因为科学实验证实，当金属或非金属等常态物质被加工到极其微细的纳米尺度时，其物理性能和化学性能会发生出乎意料的变化，主要表现在强度、韧性、比热、导电率、扩散率、磁化率，以及对电磁吸收性等发生令人不可思议的变化。

    单壁纳米管（SWCNT）由一个石墨卷层组成，而多壁纳米管（MWCNT）由若干同心圆筒组成。由于碳纳米管具有优良的机械和光电性能, 被认为是复合材料的理想添加相。碳纳米管作为增强相和导电相，在纳米复合材料领域有着巨大的应用潜力。由于碳纳米管与聚合物具有相近的结构，近年对碳纳米管的研究重心已转移到聚合物/ 碳纳米管复合材料方面。鉴于大多数聚合物材料的机械性能，特别是抗拉强度普遍较低，因此，宏武纳米全体员工致力于用碳纳米管来增强聚合物材料，并以此扩展其应用领域，具有很高的研究、推广价值。 

    碳纳米管因为有与高分子材料（环氧树脂、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙炔、尼龙和聚氨酯等）相似的结构，混合时容易形成理想的界面结合力，得到性能提高的复合材料，表现出极好的强度、耐磨性、导电性、抗静电性等聚合物本身不具有的性能。例如，使用徐州捷创新材料科技有限公司的碳纳米管客户的反馈信息总结如下：

1. 将酸化处理后的碳纳米管与高密度聚乙烯（HDPE）复合，釆用机械共混法制备了定向碳纳米管／高密度聚乙烯复合材料，提高了复合材料的屈服强度和拉伸模量。

2. 客户将制备的碳纳米管/聚四氟乙烯基复合材料，摩擦系数降低，耐磨性能提高。

3. 某公司用碳纳米管增强聚氨酯复合材料，强度/重量比超过50%，制造更大、更强、更轻风力发电机叶片，使风力发电机的发电量达到1.5MW以上。

4. 聚（3-octylthiophene）/碳纳米管复合材料，电导率提高了5个数量级。

5. 在聚苯乙烯-异戊二烯中添加8.5wt%的单壁碳纳米管，电阻率下降了10个数量级。

6. 在塑料中加入2-3%的多壁碳纳米管可大大提高导电率；将碳纳米管分散于一种环氧树脂中，很少的添加量就能产生较高的导电率。在工程塑料比如聚碳酸酯，聚酰胺中加入10%的碳纳米管，导电率都比同类其他导电填料高的多。基于此，塑料行业对纳米碳管的需要与日俱增。

7. 聚合物基碳纳米管复合材料制备的电子设备外壳具有一定的导电性，可消除外部静电对电子设备的干扰，如防静电薄膜包装材料、电子元件、计算机和移动电话防电磁干扰的屏蔽层等。

8. 某公司汲取了已经商业化应用的船舶用碳纳米管增强涂料的成功经验，釆用一直经改性的碳纳米管、环氧胶衣涂层制造皮划艇外壳。碳纳米管不仅提高皮划艇外壳耐磨性，避免船体出现裂缝，帮助减少因经常碰撞岸边而造成的损坏、而且吸收紫外线辐射，减少因长期暴露外部环境带来的晒白和脆化等问题。碳纳米管还有助于保持船体的稳定性和坚固性，减少滑行阻力，便于划桨。这种胶衣使皮划艇更便于清洗，不论艇身高于或低于水位线，胶衣层都能起到很好的隔离作用。

    值得一提的是，在碳纳米管的生产过程中，大多会伴生多种形式的碳质颗粒，如无定形碳、富勒烯、石墨碎片以及包含过渡金属催化剂颗粒的残留物，这些杂质的存在将影响复合材料的性能，因此碳纳米管在使用前需进行纯化处理。关于碳纳米管的纯化信息，请搜索本网站内相关文章了解详情。