聚合物碳纳米管复合材料研究综述.doc

(完整word)聚合物碳纳米管复合材料研究综述(完整word)聚合物碳纳米管复合材料研究综述(完整word)聚合物碳纳米管复合材料研究综述聚合物/碳纳米管复合材料研究综述摘要综述了目前碳纳米管在填充聚合物来制备介电、导电、吸波、导热等复合材料方面的应用。对常见的几种聚合物/碳纳米管复合材料的制备工艺以及碳纳米管在聚合物中的分散方法进行了详细地阐述。最后对聚合物/碳纳米管在研究过程中存在的问题和未来的研究方向进行了相应地分析和展望。关键词:碳纳米管；逾渗理论;复合材料;制备工艺；分散ReviewofResearchonPolymer/CarbonNanotubeCompositeAbstractThecurrentcarbonnanotube-filledpolymercompoundtopreparetheelectricity,conductive，absorbing，thermalconductivity,andotheraspectsofapplicationofcompositematerialsarereviewed．Severalcommonpolymer/carbonnanotubecompositepreparationprocessaswellasthedispersionofcarbonnanotubesinpolymerareelaborated．Finally，thepolymer/carbonnanotubeinthestudyprocessandfutureresearchisanalyzedandprospected．Keywords：carbonnanotubes;percolationtheory;composite；preparation;dispersion1.引言自1991年日本科学家Iijima发现碳纳米管以来[1］，由于其优良的电学、磁学力学等性能,在介电材料、电极材料、纳米电子器件、复合材料等多方面等方面得到了广泛的应用[2]。通过特殊的加工工艺将碳纳米管填充到聚合物基体中来制备使用性能优良的介电材料、导电材料、吸波材料、电磁屏蔽材料等复合材料成为人们关注的热点.由于碳纳米管有比较大的长径比和比表面积,在填充量很小的情况下,可以得到使用性能优良的聚合物/碳纳米管复合材料。虽然碳纳米管在高分子领域具有很大的应用前景，碳纳米管的管与管之间具有很强的范德华力和非常高的长径比[3],因此碳纳米管一般都呈束状缠绕很难分开。CNTs是既不溶于水又不溶于有机溶剂而悬浮液又易团聚的物质,这种难于分散的性质限制了其在许多领域的应用[4］。文章将从碳纳米管在常见的一些复合材料中的应用，以及常用的几种聚合物/碳纳米管复合材料的制备工艺和碳纳米管在聚合物中的分散方法等几个方面进行综述2。聚合物/碳纳米管高介电复合材料随着电子和信息工业的快速发展，介电性能优良的储能材料得到了广泛的应用.随着纳米技术的成熟,制备介电常数高、介电损耗低、加工性能优良的聚合物基纳米复合材料来满足市场需求成为行业关注的热点［5］。根据逾渗理论聚合物基体中掺入的导电粒子含量低于但接近逾渗阈值，则可得到高介电常数的复合材料[6］。将碳纳米管填充到聚合物基体中，将填充含量控制在逾渗值附近可以得到介电性能优良的复合材料。逾渗理论指出,当导电粒子的添加含量等于逾渗阈值时，会发生绝缘体-导体转变。当导电粒子的填充含量接近逾渗阈值时，聚合物复/导电体复合材料的介电常数将会得到大幅度的提高.所以可以通过控制导电粒子在聚合物中的含量来提高复合材料的介电常数。Li等[7］将碳纳米管作为导电填料与PVDF复合后发现，复合材料的渗流阈值仅为3。8%，在室温及1KZ下，复合材料的介电常数高达3600，这可归因于碳纳米管具有较长的长径比和较高的导电率；北京化工大学党智敏等[8］研究了未改性MWNTs填充PVDF的介电性能,研究结果显示,复合材料的渗阈值仅为1。61％，在体积分数为2%时，ε为300，是PVDF的30倍且介电损耗低于0。4。因此，未经过化学处理的纯碳纳米管可以大幅度提高PVDF的介电性能。李淑琴等［9］对碳纳米管用三乙烯四胺进行改性,采用溶液浇铸法制备了改性前后MWNTs/PVDF复合薄膜，研究发现,改性MWNTs与PVDF制备薄膜的介电常数高达3209，是未改性碳纳米管的2倍，并且分散性更好.3.聚合物/碳纳米管导电复合材料相关研究表明，任意取向碳纳米管的电导率近似103s/m,球状任意取向碳纳米管的电导率大约为50s/m。在聚合物中添加碳纳米管,可以在保证材料柔韧性的同时，使复合材料的导电性能得到大幅度地提高.Potschke[10］在PC中添加含量为2%的多壁碳纳米管制备母粒，然后与PE熔融共混挤出，研究发现，当MWNTs的