摘要
本文以多壁碳纳米管作为填料，聚碳酸酯（PC）作为聚合物基体，制备了具有不同填料含量的纳米复合材料，主要研究多壁碳纳米管对复合材料微观结构、力学性能、热稳定性等性能的影响。 利用硅烷偶联剂KH550对羟基化多壁碳纳米管（H-MWNTs）进行化学改性，以达到提高多壁碳纳米管分散性和界面粘结强度的目的。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和能量色散谱（EDS）对硅烷改性后的多壁碳纳米管（S-MWNTs）进行表征，结果表明 KH550成功接枝到多壁碳纳米管表面。利用热重分析仪（TGA）对S-MWNTs上接枝的KH550相对含量进行了定量表征。然后，利用熔融混合法制备了多壁碳纳米管/聚碳酸酯纳米复合材料，并对复合材料的拉伸性能和动态热力学性能进行了研究。结果表明，与H-MWNT/PC复合材料相比， S-MWNT/PC复合材料的储能模量、拉伸强度和拉伸韧性均有提高。运用扫描电子显微镜（SEM）对复合材料的微观结构（主要是分散性和界面结合）进行了细致的观察。在此基础上，利用透射电子显微镜（TEM）对S-MWNTs和PC的界面粘结情况进行了表征。SEM和TEM实验结果表明，硅烷偶联剂改性有利于提高MWNTs在PC基体中的分散性以及界面粘结强度，从而增强MWNT/PC纳米复合材料的性能。 多壁碳纳米管较大的长径比会使其相互缠结在一起，易形成团聚体，不利于在聚合物基体中的均匀分散。本文尝试通过截短多壁碳纳米管长度的方法来降低缠结程度，以提高多壁碳纳米管在聚合物基体中的分散性。利用模压法制备了短多壁碳纳米管/聚碳酸酯（sMWNT/PC）复合材料和羧基化短多壁碳纳米管/聚碳酸酯（sOMWNT/PC）复合材料。对比研究了两种复合材料的热稳定性和拉伸性能，结果发现：与纯 PC相比，sMWNT/PC复合材料的起始热分解温度和力学性能均有明显降低，而 sOMWNT/PC复合材料的起始热分解温度降低不明显，且力学性能明显提高。同时，研究了 sOMWNT/PC复合材料的动态热力学性能，结果发现：复合材料的玻璃化转变温度（Tg）随着 sOMWNTs含量的增加而降低；当sOMWNTs含量为3 wt.%时，复合材料的储能模量达到最大值。
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