埃洛石纳米管改性复合吸水材料的耐盐性能与凝胶强度

大家对纳米管的概念不陌生吧?纳米管比人的头发丝还要细1万倍。本文介绍一种天然纳米管材料—埃洛石纳米管,包括它的结构特点,并举例介绍它在吸附、催化方面的应用原理,供一线高中教师选用于教学。一、一种硅铝酸盐矿物埃洛石(halloysite,常缩写为hnts)是一种硅酸盐矿物,分子式可以表示为al2si2o5(oh)4nh2o,n=0或2,分别代表脱水和水化状态。埃洛石具有球

通过种子乳液聚合法在埃洛石纳米管(hnts)表面包覆聚n-异丙基丙烯酰胺(pnipam),制备了hnts/pnipam热敏复合微球。利用红外光谱仪(ft-ir)、粒度仪、比表面积测试仪(bet)对复合微球的结构和形貌进行了分析,通过分光光度法研究了复合微球对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明,复合微球粒径约为1.8μm,比表面积约为18.2m2/g;其体积相转变温度约为33.6℃,具有热敏性。实验条件下,复合微球对溶液中亚甲基蓝(mb)的吸附率为99.4%,吸附mb后的复合微球在室温下再生60min后,mb解吸附趋于平衡,进一步在40℃进行解吸附时,微球中mb可以进一步释放。

基于cds良好的光学性质和单壁碳纳米管(swcnt)优异的电子学性质,制备了纳米cds/swcnt复合材料和纳米cds/聚乙烯亚胺(pei)功能化swcnt复合材料,并利用日光灯光源模拟太阳光研究了它们的光电性质.结果表明,纳米cds/swcnt复合材料呈现显著的负光电导现象,而纳米cds/pei-swcnt复合材料呈现强烈的正光电导现象.用电子转移理论对这一结果进行了解释.两样品在大角度弯折的情况下,光电性质均基本没有变化.因此,纳米cds/碳纳米管复合材料在光电领域,尤其是新兴的柔性光电子学领域有着良好的应用前景.

将柠檬酸还原法和nabh4还原法制备得不同粒径的au纳米粒子采用浸泡和呼吸两种方法引入到纳米管管壁中，制备出了具有热敏性质的pnipam纳米管和au纳米粒子的复合材料。实验发现，采用单纯的浸泡法时，纳米管对au纳米粒子的吸附在很短的时间内达到平衡。在相同的吸附时间内采用呼吸法，纳米管对小粒径的au粒子的吸附量更多一些，而对大粒径的au粒子的吸附量并没有明显增加。说明呼吸作用对吸附粒子的粒径具有一定的选择性。这为制备纳米粒子／聚合物纳米管复合材料提供了一条方便可行的途径。

将酸化处理以后的碳纳米管(cnts)与高密度聚乙烯(hdpe)复合,采用机械共混法制备了定向cnts/hdpe复合材料,并对其力学性能、相态结构、流变性能及热性能进行了研究。结果表明:cnts的加入,提高了复合材料的屈服强度和拉伸模量,但同时却降低了材料的断裂强度和断裂伸长率;cnts在hdpe基体中有了较好的分散性和相容性;cnts的加入对复合材料流变性能产生了较大的影响,加入少量的cnts可以使复合材料体系的表观粘度降低,有利于hdpe加工性能的改善;cnts加入后,hdpe的熔融温度和结晶熔融焓均有所下降。

采用原子转移自由基(atrp)活性聚合方法在多壁碳纳米管(mwnt)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(pba),并以此对聚丙烯(pp)进行改性。红外光谱(ft-ir)及透射电子显微镜(tem)测试结果表明,采用atrp法成功地将pba接枝到多壁碳纳米管(mwnt)表面。采用熔融共混法制备了pp/mwnt复合材料,对其力学性能和耐热性能进行了研究,结果表明,接枝聚合物的碳纳米管提高了复合材料的拉伸强度和冲击强度,提高了pp的耐热性。mwnt-pba和mwnt-cooh加入pp都能提高材料的性能,而mwnt-pba比mwnt-cooh的作用更加明显。

碳纳米管是一种一材多能和一材多用的功能材料和结构材料,尼龙/碳纳米管复合材料具有优异的导电性、超强的力学性能和良好的导热性,可望用于汽车、飞行器制造、电子机械等领域。对尼龙/碳纳米管复合材料的制备方法、主要性能和应用进行综述。

采用原子转移自由基(atrp)活性聚合方法在多壁碳纳米管(mwnt)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(pba),并以此对聚丙烯(pp)进行改性。红外光谱(ft-ir)及透射电子显微镜(tem)测试结果表明,采用atrp法成功地将pba接枝到多壁碳纳米管(mwnt)表面。对pp/mwnt复合材料电性能研究表明,mwnt-pba的添加比mwnt-cooh更能降低复合材料的电阻率。mwnt-pba的加入可使pp从绝缘材料转变为抗静电材料。mwnt-pba和mwnt-cooh加入pp都能提高材料的电性能,而mwnt-pba比mwnt-cooh的作用更加明显。

碳纳米管从物理和化学方面都具有独特性，它的应用范围广泛，从汽车防护零件到修饰电机，从氢气的储存到微波吸收等等，都得到了广泛的应用。所以碳纳米管的发现是材料学，工程制备的一个优秀成果。本文从碳纳米管的发现，到对它的简介，特性的应用以及目前存在的一些亟需解决的问题进行了阐述。并提出了对它未来发展的建议和展望。

日本产业技术综合研究所等研究单位用单层碳纳米管（筒状碳原子）与铜复合，制得密度小于铜、金的复合物。制取工艺：基板上的单层碳纳米管在含铜离子的有机溶液中慢慢通过，再在与铜亲和力强的水溶液中电镀，这种复合材料每cm2可通入6亿安培电流，电流容量为金和铜的100倍。

日本大阪大学与北海道大学共同研制成功碳纳米管（cnt）均匀分散的纯海棉钛复合材料，在该材料中添加了0．35％（质量）的cnt，从而制得了抗拉强度高达930mpa的复合材料。首先将cnt置入含有界面活性剂的水溶液中，采取超声波振动搅拌并使cnt分散。海棉钛粉经过这种水溶液浸渍后取出，经热处理除去水分和界面活性剂后制成烧结体并挤压成材。

采用溶液聚合的方法制备聚丙烯腈,对聚丙烯腈进行热处理改性后,与碳纳米管共混制备复合材料.与未改性处理的复合材料相比,电导率提高了2个多数量级.用ftir、raman和xps等方法进行研究,结果表明聚丙烯腈经热处理改性后,部分腈基(-c≡n)转变为亚胺基(-c=n),其链状结构向环状结构转化,mwnts上的π电子与改性后聚丙烯腈的π电子之间形成强的π-π共轭,增强了改性聚丙烯腈与碳纳米管之间的相互作用,提高了复合材料的导电性能.

将二硫代酯化合物作为raft(可逆加成-断裂链转移反应)试剂,采用raft活性聚合方法在碳纳米管表面接枝丙烯酸丁酯和马来酸酐的共聚物,并制备了pc/碳纳米管复合材料。利用ft-ir、tem表征接枝后的碳纳米管,考察了碳纳米管用量对pc/碳纳米管复合材料的力学性能的影响,观察了pc/碳纳米管复合材料冲击断面形貌。结果表明,碳纳米管表面接枝上了一层聚合物,pc/碳纳米管复合材料的力学性能得到了改善。

考察了纳米sio2基复合隔热材料各组分添加量对吸水率的影响,同时针对复合材料吸水率高的问题,通过热处理和添加疏水纳米sio2的方式来降低吸水率。结果表明:纳米al2o3和无碱超细玻璃纤维对复合材料吸水率影响不大,添加锆英石会使材料吸水率升高。高温热处理会在一定程度上降低吸水率,但温度应控制在800℃以下。添加疏水纳米sio2可显著降低材料吸水率,缩短吸水平衡时间,且添加量愈高,复合材料疏水效果愈明显。

本文在羧基化碳纳米管和上制备了纳米银粒子,通过透射电子显微镜(tem)、抑菌圈实验测试方法对改性碳纳米管及制得的碳纳米管/纳米银复合材料进行了分析表征。并通过抑菌圈实验考察了复合材料在的抑菌性能。通过抑菌圈实验可以看出碳纳米管/纳米银复合材料有明显的杀菌功效。碳纳米管载银复合材料具有很高的稳定性和良好的抑菌性,如果将其加到涂料中,会在海洋防污领域得到很大应用。

爱尔兰都柏林圣三一学院适用纳米结构和纳米器件研究中心（crann）开发出一项可将碳纳米管掺到己然成型的塑料制品（如杜邦开伏拉毛线）中去的技术。科研人员发现，将开伏拉在n-甲基吡咯烷酮的碳纳米管悬浮液中溶胀时会生成力学特性很好的开伏拉-纳米管复合材料。

采用凝胶浇注成型工艺制备了纳米碳管/羟基磷灰石复合材料坯体。研究了ph值、分散剂、固相含量(纳米碳管和羟基磷灰石在料浆中的质量分数)、分散工艺等因素对料浆和复合材料坯体性能的影响,对坯体的力学性能进行了测试,借助扫描电镜分析了坯体的微观组织。实验发现,料浆的ph值应控制在10~12的范围内;聚甲基丙烯酸铵的浓度为0.6%时,羟基磷灰石悬浮体流动性最好;十二烷基磺酸钠的浓度在sds/cnts=1%~2%时,纳米碳管/羟基磷灰石复相料浆的粘度最低;采用球磨法制备的复相料浆固相含量达到55%,复合材料坯体的抗弯强度达到57.403mpa。

具有纳米多孔网络结构的sio2气凝胶与透气性优良的无纺布或毡进行复合,可得到具有高吸附性能的纳米复合材料,其饱和吸苯率达到并超过了传统的吸附材料。纳米复合材料的饱和吸苯率与单位面积所复合的sio2气凝胶量和其本身的饱和吸苯率成正比关系,复合工艺对气凝胶孔结构的影响很小,符合一定的理论推导公式。

报道了在多壁碳纳米管(mwnts)表面修饰聚丙烯酸(分子量为500~1000)作为亲水层,改善纳米管在水溶液中的溶解性,减少碳管自身团聚,顺利实现碳纳米管表面化学镀铜。同时也考察了温度、时间、搅拌速度等因素对镀层的影响,确定中性条件在碳纳米管表面镀铜的最佳条件。

文章阐述了通过溶液混合法制备多壁碳纳米管/聚氯乙烯复合材料,并对其性能进行了红外表征,表明制得的复合材料具有良好的性能。

通过水热合成方法制备了钒酸铋(bivo_4)和多壁碳纳米管/钒酸铋(mwcnts/bivo_4)复合材料,用xrd、sem-edx、drs等技术对所制备的材料进行了表征。研究了在可见光照射下材料降解亚甲基蓝溶液(mb)的光催化性能。当掺杂mwcnts后,增强了样品对可见光的吸收能力,减小了催化剂的带隙宽度,有利于提高bivo4复合材料在可见光下的光催化活性。在可见光照射下降解亚甲基蓝溶液的光催化实验表明,质量含量为10%mwcnts/bivo_4样品的光催化活性最高,可见光照射3h对亚甲基蓝溶液的降解率达91.8%,与纯bivo_4相比,其光降解率约提高了近1倍。

日本学者滝澤秀一等人研究了在钛合金中添加碳纳米管（cnt）的制造技术。通过在代表性的钛合金ti-6al-4v及sp700（ti-4．5al-3v-2mo-2fe）中均一微细分散地添加碳纳米管（添加量〈1％，质量分数）及其相应的后续制造技术，使合金的强度、延性、刚性大幅度改善。