高強韌氟化碳鈉米管/熱塑性聚氨酯復合彈性體的合成與表征

賈潤萍, 代 麗, 滕 娜, 何新耀, 黃茂松

高強韌氟化碳鈉米管/熱塑性聚氨酯復合彈性體的合成與表征

賈潤萍1, 代 麗1, 滕 娜2, 何新耀1, 黃茂松1

(1.上海應用技術學院材料科學與工程學院,上海201418; 2.中國科學院山西煤炭化學研究所,山西太原030001)

借助等離子體引發丙烯酸-3-(全氟-3-甲基丁基)-2-羥丙酯在碳納米管表面的誘導接枝聚合,得到新型氟化碳納米管(f-CNTs),進而制備出f-CNT/熱塑性聚氨酯(f-CNT/TPU)復合彈性體。結果表明,氟化雖不改變CNTs的表面結構,但卻在其組成中引入了含量10.40%的氟元素。經含氟高聚物接枝碳納米管的平均直徑約為30 nm,均勻分散于TPU基體中。隨著f-CNTs含量的增加,所得f-CNT/TPU復合彈性體的拉伸強度和斷裂伸長率均呈現先增后減趨勢。當f-CNTs加入量為0.3 %時,該復合彈性體的拉伸強度和斷裂伸長率分別高達36.5 MPa和630%,較純TPU彈性體分別提高40.4%和26.5%,

碳納米管;聚氨酯;彈性體;復合材料;高強韌

1 前言

碳納米管(CNTs)具有比表面積和長徑比大、力學強度和耐熱性能高等綜合優異性能[1],被公認為最理想的聚合物改性劑[2]。為了提高其在聚合物基體中的分散性和相容性,人們通過強酸氧化、表面接枝、氟化等功能化技術[3-5]改變其表面組成和結構,有效改善了其對聚合物的改性效果。Gardea等[6]借助氧(或氟)化碳納米管改性環氧樹脂,因分散效果好而提高了環氧樹脂的熱學和電學等性能。因而碳納米管改性聚合物的研究日益受到人們的廣泛關注。

熱塑性聚氨酯(TPU)彈性體因其獨特微相分離結構而具有優異的力學、熱學等綜合性能,現已被廣泛用于薄膜、紡織品、膠黏劑、涂料、醫用生物材料等領域[7,8]。……