聚乙烯醇-碳纳米管复合薄膜的增强的力学性能及形貌特征
陈伟，小明成道，朴学，晓音
纳米技术中心、纺织服装学院、香港理工大学，Hung Hom，九龙，香港，公关中国
收到2005；以订正表格2005收到；接受1997年2月19日
摘要：对不同含量下的聚乙烯醇(PVA)/多壁碳纳米管(MWNTs)复合薄膜进行了拉伸试验。结果表明，与纯PVA薄膜相比，复合材料的综合力学性能有了很大的提高。对于碳纳米管高含量下的聚乙烯醇基材料，例如当碳纳米管含量为9.1%wt时，复合薄膜的杨氏模量、拉伸强度和韧性分别显著提高了4.5、2.7和4.1倍。利用拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜和DSC等技术对PVA/MWNTs复合材料体系进行了表征。强酸修饰的原始MWNTs以及随后的超声分散处理，使纳米管在基体中分散良好。扫描电镜和DSC结果表明，PVA基体对碳纳米管有明显的润湿作用，从而有利于修饰的碳纳米管与聚合物基体之间良好的界面结合。
关键词：聚乙烯醇(PVA)；多壁碳纳米管(MWNT)；复合膜
介绍：碳纳米管(CNTs)自从1991年被发现以来，由于其独特的物理特性[1,2]而受到人们的广泛关注，碳纳米管增强复合材料[3,4]的研究日益深入,电气[5,6]和热性能[7,8]。最重要的是，它们被认为是聚合物机械增强的理想选择[2]。碳纳米管是已知有高达1的TPA和抗拉强度接近63 GPA [9,10]极其高的杨氏模量。然而，迄今为止，大部分的研究都集中在提高复合材料的杨氏模量方面。力学中的其他性质，如拉伸强度、韧性等，在某些应用中是非常重要的，但却被大多数人所忽视已发表的关于聚合物纳米管复合位的研究。这在一定程度上是因为复合材料的强度和韧性往往对分散体的质量和聚合物-碳纳米管界面结合的质量非常敏感。聚乙烯醇复合纤维的强度和韧性提高的一个令人印象深刻的例子是，人们非常小心地实现了良好的分散[3]。用PVA的高碳纳米管含量的纤维抗拉强度的一半，kevlar1，和韧性的15倍kevlar1和蜘蛛丝的三倍。制备均匀的碳纳米管/聚合物复合材料通常是一项艰巨的任务，这就需要事先将碳纳米管进行化学功能化和/或使用表面活性剂和/或聚合物,专为有效地与碳纳米管相互作用[ 11 - 13 ]而设计的。本文报道了一种制备PVA/MWNTs复合膜的简便方法。强酸性处理的原始MWNTs和随后的超声波处理，使良好的纳米管分散在显著的高浓度浓度。与纯PVA薄膜相比，这些纳米复合膜的力学性能有了很大的提高。最显著的是，在9.1wt.%MWNTs负载下，杨氏模量增加了4.5倍，最显著的是，在9.1wt.%MWNTs负载下，杨氏模量增加了4.5倍，给出并讨论了复合材料体系的力学和形态特征。
实验部分：材料
聚合物基体的聚（乙烯醇）（PVA）是由阿88%的平均分子量为88000的水解。采用化学气相沉积法生产的MWNTs样品由深圳纳米港有限公司提供。纳米管的直径为40~60 nm，纯度大于95%，碳纳米管在接收到强酸后进行进一步处理。
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