IKN研磨分散機在聚合物/碳納米管復(fù)合材料應(yīng)用

常見的制備聚合物/碳納米管復(fù)合材料的方法有溶液共混法、熔融共混法、原位聚合法等。

溶液共混法

溶液共混法是先將碳納米管在適當?shù)娜軇┲型ㄟ^研磨分散機進行分散，然后加入聚合物，使碳納米管在溶劑中和聚合物充分混合，*后通過一定的工藝設(shè)備得到聚合物/碳納米管復(fù)合材料。但是超聲等分散裝置的長時間作用，會使碳納米管斷裂而變短，*終影響復(fù)合材料的使用性能。He[20]等將在酒精中超聲分散的多壁碳納米管的甲苯溶液混合分散、機械攪拌24 h來達到成分均一，過濾溶劑后干燥模壓，得到質(zhì)量分數(shù)為1% - 10%的復(fù)合材料，通過掃描電鏡研究發(fā)現(xiàn)CNTs纏結(jié)打開，分散均勻。Li 等[21]以碳納米管為導(dǎo)電體，與PVDF復(fù)合后發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料的滲流閾值僅為3.8%，在室溫及1 KZ下，復(fù)合材料的介電常數(shù)高達3600，這可歸因于碳納米管具有較長的長徑比和較高的導(dǎo)電率; 溶液共混法制備聚合物/碳納米管復(fù)合材料，碳納米管在聚合物中的分散性良好，但是由于溶液不能回收利用，對環(huán)境造成了很大的污染，同時也增大了成產(chǎn)成本。另外，溶劑也不能夠從復(fù)合材料中完全地去除，使材料的使用性能大大降低。

6.2熔融共混法

熔融共混是通過擠出、注塑等加工設(shè)備中較大的剪切作用研磨分散機和適宜的加工溫度使碳納米管與聚合物得到充分混合來制備聚合物/碳納米管復(fù)合材料。浙江大學(xué)的李文春等[22]將多壁碳納米管 (MWNTS) 和 PE-HD在Hakke轉(zhuǎn)矩流變儀中熔融共混( 155 oC、15 min、70 r / min)，然后熱壓制備矩形薄片試樣。經(jīng)過對質(zhì)量分數(shù)為6%的復(fù)合材料進行SEM觀察，照片顯示碳納米管以聚集體形式分布在聚合物基體中，且存在聚集體之間的相互纏結(jié)。熔融共混法具有加工速度快、方便、沒有溶劑殘留、易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但是碳納米管在聚合物中的分散性較差，使復(fù)合材料的使用性能降低。

6.3 原位合成法

通過誘導(dǎo)碳納米管在聚合物基體上沉積，與聚合物表面的活性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)從而得到聚合物/碳納米管復(fù)合材料。通過原位合成法可以使碳納米管均勻地分散在聚合物中，同時還可以增強碳納米管和聚合物之間的相互作用力，從而降低體系的導(dǎo)電滲流閾值。A. Nogales等[23] 采用原位聚合法制備了聚對苯二甲酸丁二醇酯( PBT) /SWNTs 復(fù)合材料，得到的滲流閾值質(zhì)量分數(shù)僅為0.2 %，得到低導(dǎo)電滲流閾值。Deng Jiangguo等[24]通過原位聚合制備了聚丙烯腈( PAN) /CNTs 復(fù)合材料。PAN分子鏈將CNTs相連成完善的導(dǎo)電通路，使復(fù)合材料的導(dǎo)電性能大為增加，加入質(zhì)量分數(shù)0.2% 的CNTs就能使材料的電導(dǎo)率提高3倍。通過原位合成法制備聚合物/碳納米管高介電復(fù)合材料，會使碳納米管和聚合物之間形成一定的化學(xué)鍵，在增強它們之間相互作用的同時，使復(fù)合材料的靈活性降低。6.4 其他方法

四川大學(xué)的李姜等[25]在微層共擠出設(shè)備，通過不同數(shù)目的分層疊加單元，制備了1-128層多壁碳納米管(WMNTs) 填充聚丙烯的復(fù)合材料。SEM結(jié)果表明: WMNTs經(jīng)過數(shù)個分層疊加單元后，能夠沿著擠出方向有序排列。微納多層共擠出的加工方法是利用分層疊加單元的反復(fù)剪切疊加作用對纏結(jié)的碳納米管進行解纏，并促使碳納米管在聚合物基體中實現(xiàn)有序排列和分散，以此來提高復(fù)合材料的使用性能和加工性能。這是一種新型的聚合物/碳納米管復(fù)合材料的制備方法，由于在多層共擠中流道中的流變理論尚不明確而限制了此加工工藝的應(yīng)用。

IKN研磨分散機

碳納米管填充聚合物可以得到使用性能優(yōu)良的聚合物基復(fù)合材料。在信息電子工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用前景。碳納米管由于具有很大的長徑比和比表面積，是理想的填充材料。但是在聚合物/碳納米管復(fù)合材料的研究中還存在很多問題:1) 雖然對聚合物 / 碳納米管復(fù)合材料做了大量的研究，但是目前還沒有實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn);2) 對聚合物和碳納米管之間的作用機理還缺乏系統(tǒng)和深入地研究，使其限制了碳納米管的應(yīng)用;3) 碳納米管由于其較大的長徑比結(jié)構(gòu)而使其纏結(jié)比較嚴重，碳納米管的纏結(jié)會對復(fù)合材料的使用性能具有很大的影響。在目前看來還沒有有效的分散碳納米管的方法;4) 碳納米管的形貌，尺寸和分散情況都會對復(fù)合材料的使用性能產(chǎn)生很重要的影響，目前還沒有有效的生產(chǎn)工藝來實現(xiàn)對碳納米管的形態(tài)和形貌的控制。