碳纳米管(CNT)由于其优异的机械和物理性能,显示出提高其性能的巨大潜力聚合物复合材料。在聚合物中添加极低重量分数的碳纳米管可以提高所得纳米复合材料的机械性能。在目前的工作中,将不同重量比(0.05、0.1和0.5wt%)的多壁碳纳米管(MWCNT)添加到聚酯中。使用机械搅拌和超声处理技术来获得多壁碳纳米管在聚合物基体中良好的分散状态。机械测试结果(拉伸和弯曲)显示,拉伸强度和弯曲强度分别提高了6%和20%,而MWCNT的重量仅提高了0.05%。杨氏模量和弯曲模量也有所改善。使用扫描电子显微镜来确定纳米管在基体中的分散状态以及表面特性骨折的。
多壁碳纳米管(MWCNT)由多个层压石墨烯层组成。与单壁碳纳米管相比,多壁碳纳米管由于其复杂性和结构多样性而没有得到很好的定义。然而,多壁碳纳米管比单壁碳纳米管具有优势,例如易于大规模生产、单位产品成本较低以及更高的热稳定性和化学稳定性。一般来说,单壁碳纳米管在功能化时,由于C=C键断裂造成的结构缺陷,其电气和机械性能可能会发生变化。然而,碳纳米管的内在特性可以通过多壁碳纳米管的表面改性来保留,其中碳纳米管的外壁暴露于化学改性。
对碳纳米管进行表面改性是为了在碳纳米管中引入新的性能,以实现高度特定的应用。一般需要有机溶剂或水增溶、增强功能、分散性和相容性或降低毒性碳纳米管。常见的功能化碳纳米管(例如 MWCNT-COOH)是通过使用各种酸、臭氧或等离子体进行氧化而获得的,这会产生其他功能性氧基团(例如OH、-C=O)。含氧基团的存在促进了碳纳米管束的剥离,并增加了极性溶解度和与含酯化合物的化学亲和力作为聚酯。纳米管表面上的COOH基团是进行进一步改性的有用场所。各种分子,例如合成和天然聚合物,可以通过创建酰胺键和酯键来接枝。
多壁碳纳米管具有优异的性能,并被用于大量的商业应用。多壁碳纳米管的特性是:
•电气:当正确集成到复合结构中时,它们具有高导电性;然而,外壁具有导电性能,但内壁对于导电性没有帮助。
•形态:它具有很高的比例,长度通常大于直径的100倍,在某些情况下更高。其性能和应用不仅取决于管子的比例,还取决于管子的缠结程度和直线度;反过来,这是管道缺陷程度和尺寸的函数。
•物理:无缺陷的单个多壁碳纳米管具有出色的拉伸强度,当与热塑性或热固性化合物等复合材料集成时,可以进行标记极大地增强他们的实力。
•热:由于缺陷水平以及在某种程度上的纯度,它在600°C以上具有热稳定性;作为产品中的残留催化剂,它还可以加速分解。
•化学:它是一种类似于石墨和富勒烯的sp2杂化碳同素异形体,因此具有较高的化学稳定性。然而,纳米管可以功能化以增加复合材料的强度和分散性。