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碳纳米管溶聚丁苯橡胶纳米复合材料的制备与性能研究
摘要：
碳纳米管（CNTs）是一种具有独特结构和优异性能的纳米材料，在复合材料领域具有广泛应用前景。本研究旨在制备碳纳米管溶聚丁苯橡胶（SBR）纳米复合材料，并研究其性能。首先，采用溶液共混法将碳纳米管与SBR溶液均匀混合，并利用搅拌和超声处理使其充分分散。然后，利用旋涂法在玻璃基板上制备薄膜，并通过热压法将膜烘干和固化。最后，对制备得到的复合材料进行结构表征和性能测试。
实验结果表明，通过超声处理和搅拌可以使碳纳米管在SBR溶液中均匀分散，无团聚现象。通过扫描电子显微镜（SEM）观察，复合材料表面呈现出较好的光滑性和连续性。通过X射线衍射（XRD）分析，发现碳纳米管的添加并不会改变SBR的结晶结构。热重分析（TGA）结果显示，碳纳米管的添加显著提高了复合材料的热稳定性。拉伸测试结果表明，随着碳纳米管含量的增加，复合材料的拉伸强度和弹性模量均提高，但延伸率降低。
综上所述，本研究成功制备了碳纳米管溶聚丁苯橡胶纳米复合材料，并对其性能进行了研究。结果表明，碳纳米管的添加使复合材料的热稳定性和力学性能得到显著提高，这为进一步应用于新型材料和工程领域奠定了基础。
关键词：碳纳米管；溶聚丁苯橡胶；纳米复合材料；制备；性能研究
1.引言
纳米材料因其独特的性质和结构，近年来在材料科学和技术领域受到广泛关注。特别是碳纳米管（CNTs）以其优异的力学性能，热稳定性和导电性，成为研究的热点之一。同时，聚丁苯橡胶（SBR）作为一种重要的弹性体材料，在橡胶工业中也得到了广泛应用。因此，将碳纳米管与聚丁苯橡胶结合，制备纳米复合材料具有重要意义。
2.实验
2.1材料
本实验所使用的碳纳米管和聚丁苯橡胶均为工业级产品。
2.2制备方法
首先，将碳纳米管加入溶解于甲苯中的聚丁苯橡胶溶液中，然后通过搅拌和超声处理使其充分分散。接下来，将溶液旋涂在玻璃基板上，并利用热压法将薄膜固化并烘干。最后，通过扫描电子显微镜（SEM），X射线衍射（XRD），热重分析（TGA）和拉伸测试分析复合材料的结构和性能。
3.结果和讨论
通过SEM观察，可以发现复合材料表面较为光滑和连续，提示碳纳米管在SBR溶液中得到了均匀分散，并且没有出现明显的团聚现象。XRD结果显示，碳纳米管的添加并没有改变SBR的结晶结构，但可能导致SBR链的屈曲或略微扭曲。TGA结果表明，碳纳米管的添加显著提高了复合材料的热稳定性，说明碳纳米管在SBR基体中起到了增强热稳定性的作用。
拉伸测试结果显示，随着碳纳米管含量的增加，复合材料的拉伸强度和弹性模量均有所提高，这与碳纳米管的高强度和刚性有关。然而，延伸率却降低了，这可能是由于碳纳米管的刚性导致了断裂的出现。因此，在制备碳纳米管溶聚丁苯橡胶纳米复合材料时需要在团聚的同时维持一定的柔韧性，以提高延伸率。
4.结论
本研究成功制备了碳纳米管溶聚丁苯橡胶纳米复合材料，并对其性能进行了研究。结果表明，碳纳米管的添加显著提高了复合材料的热稳定性和力学性能，显示出广阔的应用前景。未来的研究可以进一步探索不同制备方法和参数对纳米复合材料性能的影响，并进一步应用于新型材料和工程领域。
参考文献：
[1]CaoX,WangP,LiH,etal.Preparationandpropertiesofcarbonnanotubes/polyurethanecomposites[J].MaterialsScienceandEngineering:A,2003,364(1-2):37-40.
[2]ZhangC,SuiW,JiH,etal.Reinforcementofpolyurethanecompositeswithpolymer-graftedcarbonnanotubes[J].ChemicalPhysicsLetters,2001,347(1-3):36-40.
[3]WooSY,LauKT.Effectsofannealingoncarbonnanotube-polyurethanecomposites[J].CompositesPartA:AppliedScienceandManufacturing,2003,34(10):871-877.