原位聚合法制备多壁碳纳米管-聚对苯撑苯并双恶唑纳米复合材料.pdf

固体火箭技术
第29卷第3期JournalofSolidRocketTechnologyV01．29No．32oo6

原位聚合法制备多壁碳纳米管·聚对苯撑苯
并双嗯唑纳米复合材料①．

李霞，黄玉东，刘丽，黎俊
(哈尔滨工业大学应用化学系，哈尔滨150001)

摘要：采用强氧化性酸处理多壁碳纳米管(MWNTs)，形成官能化的多壁碳纳米管(FMWNTs)，用傅立叶红外光谱(丌
IR)、光电子能谱(XPS)对处理前后MWNTs的表面官能团进行了分析，并利用原位聚合法成功制备了FMWNTS-PBO纳米
复合材料。结果表明，碳纳米管经过酸处理后，表面含有较多羰基和羟基的极性官能团，FMWNTs—PBO纤雏的钩接强度比
同条件下PBO纤维的钩接强度高出30％。文中给出了FMWNTs和PBO低聚物的聚合机理。
关键词：PBO纤维；多壁碳纳米管；原位聚合；复合材料
中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1006-2793(2006)03-0212-05

Multi-walledcarbonnanotubes-poly(P-phenylene-2，6-benzoxazole)
nanocompositespreparedbyin-situpolymerizationprocess

LIXia，HUANGYu-dong，LIULi，LIJun
(DepartmentofAppliedChemistry，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)

Abstract：Themulti-walledcarbonnanotubcs(MWNTs)W88treatedwithstrongoxidizabilityacidtoformthefunctionalmulti—
wailedcarbonnanotubes(FMWNTs)．ThesurfacefunctionalgroupsofMWNTsbeforeandaftertreatmentwereanalyzedbymeans
ofFouriertansforminfraredspcctrocopy(FTIR)andX—myphotoelectronspectroscopy(XPS)．ThenFMWNTs—PBOnanocomposites
Weresuccessfullypreparedbythein--situpolymerizationmethod．TheresultsofFTIRandXPSanalysisshowthatthesurfaceof

MWNTsaftertreamentcontainsmanycarboxylgroupsandhydroxylgroups．ComparedwithPBOfibersundersameconditions．the
hookjointstrengthofFMWNTs—PBOfiberisenhancedby30％．ThepolymerizationmechanismofFMWNTsandPBOoligomerWas
siren．
Keywords：poly(p-phenylene-2，6-benzoxazole)fiber；multi-walledcarbonnanotubes；in-situpolymerization；composites

l引言体中。
碳纳米管(CNTs)具有超强力学性能、极高的长径PBO纤维的强度、模量、耐热性和抗阻燃性都．．
比、高热稳定性、良好的导电性能，以及独特的一维纳优于炭纤维，PBO纤维的耐冲击性、耐摩擦性和尺寸稳’
米结构所特有的纳米效应¨J，已成功用于超强力学定性均很优异，并且质轻而柔软。但PBO纤维抗压强
性能的复合材料及新一代具有导电和光电性能的聚合度很差，为了改善抗压性能采用了许多方法，如改进纺
物复合材料等领域。高性能碳纳米管复合材料已成为丝工艺、化学结构改性¨”J、加入无机粒子(如碳纳米
碳纳米管的一个极其重要的研究方向，但因其本身巨管)等。国内外已有关于制备CNT~PBO复合材
大的表面积，使它很难均匀分散于聚合物基体中，阻碍料12,13]的报道，但都没有对CNTs在PBO基体中的分
了碳纳米管在复合材料中的应用。为了解决这个问散性和纤维丝的钩接强度进行表征和测试。
题，一些研究者采取在CNTs表面引入化学官能团、熔文中首先对多壁碳纳米管(MWNTs)进行化学处
融共混法等方法r4J，使CNTs能成功分散在聚合物基理，引进化学官能团，改善了MWNTs与基体材料的相

①收稿日期：2005-12-12；修回日期：20064)14)9。
基金项目：国家自然科学基金重点项目(No．50333030)；黑龙江省杰出青年科学基金(Jc