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阻燃聚烯烃/碳纳米管复合材料研究进展

2012-02-15李向梅韩廷解欧育湘

中国塑料 2012年7期
关键词:复合材料

李向梅,韩廷解,欧育湘*

(1.北京理工大学阻燃材料研究国家专业实验室,火安全材料与技术教育部工程研究中心,北京100081;2.武警后勤装备研究所,北京102613)

0 前言

CNT是管状的富勒烯(fullerenes),其中每个碳与相邻的3个碳原子通过sp2杂化轨道键接形成无缝外壳。其性能与闭笼富勒稀(C60,C70,C76)有明显不同。CNT有单层碳纳米管(SWCNT)和MWCNT,前者直径1~2nm,后者直径10~100nm。它们是由单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米管,如图1所示。

图1 SWCNT的结构图Fig.1 Structure of SWCNT

CNT自1991年被Lijima发现以来[1],即以其独特而优异的性能为人们所倍加重视[2-5]。CNT可作为聚合物有效的阻燃剂。与蒙脱土相比,在降低聚合物燃烧时释热速率及质量损失速率,特别是在增强燃烧后残余物的整体形态方面,CNT更为有效,因为CNT能形成网络结构。另外,通过热重分析证明,CNT能阻止聚合物的降解。在聚乙烯醇(PVOH)中,添加20%MWCNT将使聚合物的起始降解温度和其他降解峰温向高温移动。将CNT作为聚合物增强剂和改性剂而制得的聚合物/CNT复合材料具有一系列优异的性能,在多功能材料领域有巨大的潜在应用价值。自从1994年Ajayan等制得第一个聚合物/CNT复合材料(环氧树脂/CNT)以来[6],研究聚合物/CNT复合材料的热潮方兴未艾[7-10]。本文综述了含CNT填料的3种聚烯烃(EVA、PP及PE)复合材料的研究进展。

1 CNT的制备与纯化

CNT的制备方法主要有直流电弧放电法[11]、激光烧蚀法[12]、化学气相沉积法(热增强及等离子增强)[13-14]及 燃 烧 合 成 法[15]。 上 述 诸 法 制 得 的 CNT 通常含有各种各样的杂质,如残留的催化剂、无定形碳和富勒烯。因此,CNT必须纯化处理,如浓酸氧化[16]、湿空气氧化[17]和高温处理[18]。……

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