探索开发
第42卷第5期 2012年5月
涂料工业
PAINT&COATINGS INDUSTRY
碳纳米管在环氧树脂中的分散及抗静电性研究
Vol.42No.5 May2012
褚路轩，姚伯龙，李祥，胡张顺（江南大学化学与材料工程学院，江苏无锡214122）
摘要：采用混酸法对多壁碳纳米管（MWNT）表面进行处理，引人双键后与丙烯酸正丁酯（BA）、乙酸乙烯酯（VAe)共聚，得到表面接枝高分子聚合物的碳纳米管（MWNT-PBV）。采用透射电镜（TEM）和热重分析仪（TGA）对其进行表征。将MWNT-PBV与环氧树脂机械共混，制得碳纳米管/环氧树脂复合材料，测试其力学性能、抗静电性，用扫描电镜（SEM)对其断面进行分析。结果表明：碳纳米管表面成功接枝了聚合物；MWNT-PBV在环氧树脂中的分散性优良；复合材料的耐冲击性提高约400%；表面电阻明显降低；抗静电性增强。
关键调：多整碳纳米管；环氧树脂；分散性；力学性能：抗静电性
中图分类号：TQ637.1
文献标识码：A
文章编号：02534312(2012)05001604
DispersionofMWNTinEpoxyResinand
ResearchonItsAntistaticProperty Chu Luxuan, Yao Bolong, Li Xiang,Hu Zhangshun
(School of Chemical and Material Engineering, Jiangnan Unitersity, Wuxi, Jiangsu 214122, China)
Abstract :The multi - walled carbon nanotubes(MWNT) surface was modified by acid mixture, than the double bonds were introduced onto the surface, which would be copolymerized with n butyl acrylate( BA) and vinyl acetate(VAc) to produce the surface grafted MWNT(MWNT -PBV). The MWNT - PBV was characterized by transmission electron microscopy( TEM) and thermo - gravimetric analyzer(TGA). The MWNT - PBV was mechanically blended with epoxy resin to prepare the MWNT/EP composite materials. The mechanical and antistatic properties of products were tested. The cross section was analyzed by scan-ning electron microscopy( SEM). The results indicated that the copolymer was successfully linked onto the surface of MWNT. The MWNT PBV could be dispersed well in the epoxy resin with impact resistance of composite materials increased by 400% , the surface resistance decreased significantly, and the antistatic property improved.
Key Words : MWNT; epoxy resin; dispersibility; mechanical properties; antistatic property
1991年日本NEC公司的饭岛（ijima）[1]博士用高分辨透射电镜分析电弧放电产生的阴极沉积物时，发现了一种纳米尺寸的多层管状物，后来被称为碳纳米管（CNTs）。根据组成石墨片层数的不同，碳纳米管可分为单壁碳纳米管（SWNT)和多壁碳纳米管（MWNT）。碳纳米管具有极高的机械强度（弹性模量超过1.0TPA，与金刚石的弹性模量相等）、超高的韧性和抗弯曲性(2-3]，优良的导电性能以及超高的传热性能[4]【热导率>60000W/(m·K)]。由于其独特的性能，碳纳米管迅速成为化学、材料科学等领域的一个研究热点。将碳纳米管加人树脂中可提升涂层的电学、力学、热力学等性能“"】，但由于碳纳米管之间范德华力的作用很容易形成集聚，在溶剂或聚合物中的分散性较差，阻碍了其应用")。环氧树脂(EP)广泛用于工业重防腐涂料、油罐涂料、防锈底漆、饮用水箱涂料等。但是涂膜本身电绝缘性高，表而电阻和体积电阻均较大使得储罐在使用过程中产生的静电无法排除进而积累，基至
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因静电放电引起爆炸，不仅经济损失巨大，面且会对周边环境及人身安全构成威胁。因此在这些特殊项目中，涂膜需要具备较低的表面电阻以提供抗静电性能，甚至是导电性能[7]。
本研究用丙酸正丁酯、乙酸乙烯酯共聚物对碳纳米管表面进行高分子包覆，添加到环氧树脂中，考查碳纳米管在环氧树脂中的分散性，并探讨了复合涂层的力学和电学性能。
实验部分
1.1
实验原料
双酚A环氧树脂SM828：环氧值0.52~0.54，工业级，江
苏三木集团；多壁碳纳米管（MWNT）：外径8~15nm，南京先锋纳米公司；邻苯二甲酸酐：分析纯，无锡市溶剂总厂试剂分广;2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30）、丙烯酰胺：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；乙酸乙烯酯（VAe）：化学