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JournalofSolidRocketTechnologyVol.29No.32006

原位聚合法制备多壁碳纳米管2聚对苯撑苯
并双噁唑纳米复合材料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(FT2
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FMWNTS2PBO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,FMWNTs2PBO纤维的钩接强度比
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:100622793(2006)0320212205

Multi2walledcarbonnanotubes2poly(p2phenylene22,62benzoxazole)
nanocompositespreparedbyin2situpolymerizationprocess

LIXia,HUANGYu2dong,LIULi,LIJun
(DepartmentofAppliedChemistry,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)

Abstract:Themulti2walledcarbonnanotubes(MWNTs)wastreatedwithstrongoxidizabilityacidtoformthefunctionalmulti2
walledcarbonnanotubes(FMWNTs).ThesurfacefunctionalgroupsofMWNTsbeforeandaftertreatmentwereanalyzedbymeans
ofFouriertansforminfraredspcetrocopy(FTIR)andX2rayphotoelectronspectroscopy(XPS).ThenFMWNTs2PBOnanocomposites
weresuccessfullypreparedbythein2situpolymerizationmethod.TheresultsofFTIRandXPSanalysisshowthatthesurfaceof
MWNTsaftertreamentcontainsmanycarboxylgroupsandhydroxylgroups.ComparedwithPBOfibersundersameconditions,the
hookjointstrengthofFMWNTs2PBOfiberisenhancedby30%.ThepolymerizationmechanismofFMWNTsandPBOoligomerwas
given.
Keywords:poly(p2phenylene22,62benzoxazole)fiber;multi2walledcarbonnanotubes;in2situpolymerization;composites

1引言体中。
[7～9]
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[13],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[10,11]、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CNTs/PBO复合材
[12,13]
大的表面积,使它很难均匀分散于聚合物基体中,阻碍料的报道,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[4～6],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:2005212212;修回日期:2006201209。
基金项目:国家自然科学基金重点项目(No.50333030);黑龙