材料基体内。这些粒子可能是在酸改性时被去除。 图 4 c和d发现该酸改性的多壁碳纳米管是直的,其中一些聚集成束,并且分散在聚合物基体内。酸改性的多壁碳纳米管的直径为约20-30纳米,小于未改性的多壁碳纳米管(30-60纳米)。由于混合酸腐蚀了多壁碳纳米管,多壁碳纳米管的长度在酸改性后均减小。 透射电子显微镜照片显示,未改性的和酸改性的多壁碳纳米管,是卷曲的并缠结多壁碳纳米管表明多壁碳纳米管在聚酰亚胺基体内是直的。 300℃下的亚酰胺化反应可以改变未改性多壁碳纳米管的结构和酸改性的多壁碳纳米管结构。 图 4 e和f显示的是卷曲和缠结在聚合物机内的氨改性的多壁碳纳米管。该氨基改性的多壁碳纳米管的直径大约为20-30纳米,这比未改性多壁碳纳米管小,并且类似于酸改性的碳纳米管(20-30纳米)。
4.4、电性能 多壁碳纳米管具有高的纵横比和π-键。 电子设备将被转移到整个碳纳米管的π-键上。添加少量的碳纳米管可显著降低表面和体积电阻率 [2] 。 图 5a 显示的是碳纳米管的含量对该复合材料表面的电阻率的影响。 纳米复合材料的表面电阻率从1.28*10
6
15
Ω/㎝2(纯聚酰亚胺),
9
下降到7.59*10Ω/㎝2(6.98%(重量)未改性的MWCNT含量),2.53*10
7
Ω/㎝2(6.98重量%酸改性多壁碳纳米管)和2.07*10Ω/㎝2(6.98重量%
的胺改性的多壁碳纳米管)。 图 5 B显示碳纳米管含量对复合材料基体内的电阻率的影响,纳米复合材料体积电阻率从1.53*10亚胺)下降到4.09*10
7
4
17
Ω/㎝2(纯聚酰
Ω/㎝2(6.98重量%未改性的多壁碳纳米管),
7
222.66*10Ω/㎝(6.98重量%酸改性的碳纳米管)和1.73*10Ω/㎝(6.98%
重量胺改性多壁碳纳米管)。
SEM和TEM显微照片表明,改性的多壁碳纳米管比未改性的多壁碳纳米管,在聚酰亚胺基体内分散更好。但是,酸处理降低了多壁碳纳米管的长度,并增加了多壁碳纳米管的缺陷,增加了电阻率[18]。
胺改性多壁碳纳米管比酸改性的多壁碳纳米管更好的降低了聚酰亚胺的电阻率。透射电镜显微照片表明,胺改性的多壁碳纳米管卷曲和纠缠在聚合物基体内。
图4、(a,b)未改性的多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料(6.98重量%)的TEM显微照片(a*10,000,b*50000);(c,d)酸改性多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料(c*10,000,d*50000);(e,f)胺改性的多壁碳纳米管复合材料聚酰亚胺(e*50,000,f*100,000)。
胺改性的多壁碳纳米管比酸改性多壁碳纳米管分散更均匀。在聚合物基体中缠结的胺改性的多壁碳纳米管可为电荷反应提供通路。 除此之外,酸改性的多壁碳纳米管是直的,并且有些聚集成束,且分散在该聚合物基质中。 酸改性的多壁碳纳米管电荷转移途径将被隔离,然而,酸改性的多壁碳纳米管在C﹦?的基团中形成氢键 [27,28],胺改性的多壁碳纳米管可与聚酰胺酸反应生成复合体 [14,29]。 半金属碳纳米管表面电性能,通过极性有机分子的吸附诱导电荷转移决定的 [30-32] 。 酸改性的多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料的电阻率通过电荷转移吸附聚酰亚胺分子引起而增加的,同时胺改性的多壁碳纳米管的氨基不直接键合到多壁碳纳米管上。氨基基团将由脂肪族乙基链(-CH2CH2- )隔离开。 胺改性的多壁碳纳米管与其它氨基分子之间的相互作用,将不会直接影响电性能。当胺改性的多壁碳纳米管附着在聚酰亚胺分子上时,电荷不
能转移。此外,用酸改性和胺改性多壁碳纳米管增强的复合材料,表现出不同的表面电阻率,其中4.76wt%的酸改性多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料表面电阻率为2.31*10Ω/㎝2,6.98wt%胺改性的多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料表面电阻率为6.58*10Ω/㎝2; 6.98wt%酸改性的碳纳米管/聚酰亚胺表面电阻率为2.07*10Ω/㎝2;酸改性的和胺改性的多壁碳纳米管将会提供相同的基体体积电阻率。胺改性的多壁碳纳米管的氨基-NH2与聚酰胺酸反应形成复合物/聚酰亚胺。剩余的聚酰胺酸中的-COOH,可以吸收水分,从而降低的电阻率。 然而,因为4.76wt%和6.98wt%胺改性的多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料表面电阻率均低于这些酸改性多壁碳纳米管/聚酰亚胺复合材料,但其体积电阻都是相等的,水分子不容易扩散到聚酰亚胺中去。
710
13
图5、 碳纳米管含量对多壁碳纳米管/聚酰亚胺纳米复和材料(A)表面电阻率和(b)体积电阻率的影响。
4.5、拉伸性能
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