含咔唑、萘聚芳醚酮对碳纳米管/聚醚醚酮纳米复合材料的界面改性
发布时间：2021-10-16 18:42
聚醚醚酮（PEEK）作为一种高性能特种工程塑料,由于具有耐温等级高、优异的机械性能（耐疲劳、高韧性和刚性）、化学稳定性好以及绝缘、阻燃等特点,广泛地应用于航天航空、汽车制造、医疗器械等领域。随着科技的进一步发展,更多的应用需求不断出现,原有的材料性能已经不能够完全满足新的应用需求。通过向聚醚醚酮树脂基体中引入具有特定功能性的填料,不但可以提升PEEK树脂的机械、热学等性能,还能够赋予PEEK材料新的功能特性,达到满足特定应用需求和扩大应用领域的目的。因此,该研究方向具有重大的研究意义和实际应用价值。碳纳米管是由单层或多层石墨烯片卷曲成具有一定螺旋角的一维管状纳米材料,无论是强度还是韧性,都远远优于所有纤维,被认为是未来的“超级纤维”。其在改善聚合物的力学性能、热稳定性及导电性等方面表现出巨大的应用潜力。伴随着工程化和产业化的快速发展,十几年前价格昂贵的碳纳米管材料已经成功实现批量化生产和商品化,因此市场价格随之大幅下降,尤其是多壁碳纳米管材料,在聚合物功能填料方面开始发挥重要作用。在对聚合物的改性过程中,由于碳纳米管自身的结构特点,导致管间具有极强的相互作用力,容易在分散基体中出现团聚...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
内容提要
详细摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 聚醚醚酮
1.2.1 聚醚醚酮简介
1.2.2 聚醚醚酮的性能
1.2.3 聚醚醚酮的应用
1.2.4 聚醚醚酮改性研究现状
1.3 碳纳米管及其表面改性
1.3.1 纳米碳材料简介
1.3.2 碳纳米管的结构
1.3.3 碳纳米管的应用
1.3.4 碳纳米管改性聚醚醚酮复合材料
1.4 含有萘、咔唑等大π共轭结构聚合物研究及应用
1.4.1 大π共轭结构对碳纳米管分散的影响
1.4.2 咔唑类聚合物的研究进展和应用前景
1.4.3 含萘环聚芳醚酮聚合物研究进展
1.5 本论文设计思路
第二章 实验原料、试剂和测试方法
2.1 试剂与原料
2.2 测试仪器与方法
2.2.1 聚合物结构表征
2.2.2 聚合物性能测试
第三章 主链含咔唑聚合物的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 含咔唑双酚单体的合成与结构表征
3.2.1 3,6-二溴咔唑(Mb1)的制备
3.2.2 3,6-二对甲氧苯基咔唑(Mb2)的制备
3.2.3 3,6-二对甲氧苯基-9-己烷基咔唑(Mb3)的制备
3.2.4 3,6-二对甲氧苯基-9-辛烷基咔唑(Mb4)的制备
3.2.5 3,6-二对甲氧苯基-9-十二烷基咔唑(Mb5)的制备
3.2.6 3,6-二对羟基苯-9-己烷基咔唑(Mb6)的制备
3.2.7 3,6-二对羟基苯-9-辛烷基咔唑(Mb7)的制备
3.2.8 3,6-二对羟基苯-9-十二烷基咔唑(Mb8)的制备
3.3 含咔唑双酚单体的结构表征
3.3.1 含咔唑双酚单体的红外光谱表征
3.3.2 含咔唑双酚单体的核磁氢谱表征
3.4 含咔唑结构单元的聚芳醚酮/砜材料的制备
3.4.1 含4,4’-(9-己烷基咔唑-3,6-二苯基)结构聚芳醚酮的制备
3.4.2 含4,4’-(9-辛烷基咔唑-3,6-二苯基)结构聚芳醚酮的制备
3.4.3 含4,4’-(9-十二烷基咔唑-3,6-二苯基)结构聚芳醚酮的制备
3.4.4 含4,4’-(9-辛烷基咔唑-3,6-二苯基)结构聚芳醚砜的制备
3.5 含咔唑结构单元的聚芳醚酮/砜材料的结构表征
3.5.1 含咔唑结构单元的聚芳醚酮/砜材料的红外光谱表征
3.5.2 含咔唑结构单元的聚芳醚/砜材料的氢谱核磁表征
3.6 含咔唑结构单元的聚芳醚酮/砜材料的基本性能研究
3.6.1 含咔唑结构单元的聚芳醚/砜材料的溶解性研究
3.6.2 含咔唑结构单元的聚芳醚酮/砜材料的分子量测试
3.6.3 含咔唑结构单元的聚芳醚/砜材料的热稳定性研究
3.6.4 含咔唑结构单元的聚芳醚/砜材料的基本力学性能研究
3.6.5 含咔唑结构单元的聚芳醚/砜材料的紫外-可见光光谱表征
3.6.6 含咔唑结构单元的聚芳醚/砜材料的电化学循环伏安测试
3.7 含咔唑结构单元的聚芳醚酮/砜材料对碳纳米管的分散包覆能力研究
3.7.1 含大π共轭结构聚合物分散包覆碳纳米管的研究方法
3.7.2 P1-P4 对碳纳米管的分散能力研究方案及结果
3.7.3 包覆修饰后碳纳米管的荧光测试
3.7.4 包覆分散后碳纳米管的形貌测试
3.8 本章小结
第四章 主链含三苯胺-咔唑聚芳酮改性碳纳米管复合材料的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 主链含三苯胺-咔唑结构聚芳胺酮的制备
4.2.1 9 -(4-氨基苯)-咔唑单体的制备
4.2.2 9 -(4-氨基苯)-咔唑单体的结构表征
4.2.3 聚芳胺酮聚合(PAK-Cz)物的制备
4.2.4 主链含三苯胺-咔唑结构聚芳胺酮PAK-Cz的结构表征
4.3 主链含三苯胺-咔唑结构聚芳胺酮的性能研究
4.3.1 N-(4-咔唑苯基)聚芳胺酮的热性能
4.3.2 PAK-Cz与 PEEK的相容性研究
4.4 朗伯比尔定律法研究PAK-Cz对多壁碳纳米管的分散能力
4.4.1 朗伯比尔定律法测定碳纳米管含量的原理简述
4.4.2 朗伯比尔定律法制备碳纳米管标准曲线
4.4.3 不同聚合物对碳管分散能力的影响研究
4.5 经PAK-Cz包覆修饰的碳纳米管m-MWNTs的制备与表征
4.5.1 聚合物PAK-Cz对碳纳米管分散比例的优化研究
4.5.2 采用1/5 比例修饰的MWNTs的拉曼光谱表征
4.5.3 采用1/5 比例修饰的MWNTs的形貌表征
4.6 m-MWNTs/PEEK复合材料的制备与性能研究
4.6.1 m-MWNTs/PEEK复合材料的制备
4.6.2 MWNTs/PEEK复合材料的热稳定性
4.6.3 m-MWNTS/PEEK复合材料的力学性能
4.6.4 m-MWNT/PEEK复合材料样条断裂面的扫描电镜测试
4.7 本章小结
第五章 含萘聚芳醚酮改性碳纳米管复合材料的制备及性能研究
5.1 引言
5.2 含萘聚芳醚酮的制备与表征
5.2.1 含萘聚芳醚酮(1,5-萘-聚芳醚酮)聚合物的制备[124]
5.2.2 含萘聚芳醚酮聚合物的表征
5.3 含萘聚芳醚酮的性能研究
5.3.1 含萘聚芳醚酮的热性能
5.3.2 聚合物对碳管分散能力的影响
5.3.3 MWNTs修饰前后的拉曼光谱表征
5.3.4 聚合物与碳纳米管分散比例的优化
5.3.5 MWNTs/PEEK复合材料的制备
5.3.6 复合材料的热性能
5.3.7 复合材料的力学性能
5.3.8 复合材料的微观形貌
5.4 本章小结
第六章 原位共混法制备含萘聚醚醚酮/碳纳米管复合材料及其性能研究
6.1 引言
6.2 含萘共聚聚醚醚酮的制备与表征
6.2.1 含萘共聚聚醚醚酮的制备
6.2.2 含萘共聚聚醚醚酮聚合物的表征
6.3 含萘共聚聚醚醚酮的性能研究
6.3.1 含萘共聚聚醚醚酮的热性能
6.3.2 含萘共聚聚醚醚酮的力学性能
6.4 多壁碳纳米管/聚醚醚酮复合材料的制备与表征
6.4.1 萘含量为2%的多壁碳纳米管/聚醚醚酮复合材料的制备(2%MWNTs-2%Nap-CoPEEK)
6.4.2 复合材料的表征
6.4.3 MWNTs原位共混前后的拉曼光谱表征
6.5 复合材料的性能研究
6.5.1 复合材料的热性能
6.5.2 复合材料的力学性能研究
6.5.3 复合材料样条断裂面的扫描电镜测试
6.6 微纳复合材料的制备与性能测试
6.6.1 微纳复合材料的制备
6.6.2 微纳复合材料的力学性能
6.6.3 微纳复合材料样条断裂面的扫描电镜测试
6.7 结论
第七章 结论
参考文献
作者简介
攻读博士期间发表的学术论文和成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚醚醚酮/硅灰石/玻纤三元复合材料的制备及性能研究[J]. 马刚,张淑玲,岳喜贵,张云鹤,王贵宾. 航空制造技术. 2013(05)
[2]溶剂结晶法用于蒽渣精制高纯咔唑研究[J]. 叶翠平,郑环,毋亭亭,樊明明,冯杰,李文英. 煤炭转化. 2013(01)
[3]聚醚醚酮应用实例(下)[J]. 陶国源. 塑料制造. 2006(05)
[4]PEEK的改性及应用[J]. 林有希,高诚辉. 工程塑料应用. 2005(09)
[5]PEEK-PEDEK嵌段共聚物的合成与热性能研究[J]. 王汉夫,赵晓刚,刘新才,陈梁,王力风,陈春海,吴忠文. 高等学校化学学报. 2004(06)
[6]特种工程塑料聚醚砜、聚醚醚酮树脂国内外研究、开发、生产现状[J]. 吴忠文. 化工新型材料. 2002(06)
博士论文
[1]聚醚醚酮口腔生物复合材料的制备及性能研究[D]. 闫鹏涛.吉林大学 2013
[2]光响应偶氮聚芳醚材料的制备、表征及其性能研究[D]. 张静静.吉林大学 2011
[3]含氟聚酰亚胺的合成及其在光波导上的应用[D]. 刘禹.吉林大学 2011
[4]高介电常数聚芳醚酮基纳米复合材料的制备及其性能研究[D]. 刘晓.吉林大学 2011
[5]聚芳醚/纳米碳复合材料的制备及性能研究[D]. 荣常如.吉林大学 2010
[6]纳米金刚石、碳纳米管、石墨烯性能的第一原理研究[D]. 王春.吉林大学 2009
[7]侧链型磺化聚芳醚质子交换膜材料的制备及其性能研究[D]. 庞金辉.吉林大学 2008
[8]嵌段型磺化聚芳醚类质子交换膜材料的结构与性能研究[D]. 赵成吉.吉林大学 2008
[9]碳纳米材料化学气相沉积制备及其场发射显示器研究[D]. 郭平生.华东师范大学 2006
[10]磺化聚芳醚酮类质子交换膜材料的结构与性能研究[D]. 李先锋.吉林大学 2006
硕士论文
[1]主链含芘聚亚苯基砜的制备、性能及其在修饰多壁碳纳米管中的应用[D]. 丁连俊.吉林大学 2017
[2]杂萘联苯结构聚芳醚酮共聚物合成与性能[D]. 何丽杉.大连理工大学 2006
本文编号：3440311
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
内容提要
详细摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 聚醚醚酮
1.2.1 聚醚醚酮简介
1.2.2 聚醚醚酮的性能
1.2.3 聚醚醚酮的应用
1.2.4 聚醚醚酮改性研究现状
1.3 碳纳米管及其表面改性
1.3.1 纳米碳材料简介
1.3.2 碳纳米管的结构
1.3.3 碳纳米管的应用
1.3.4 碳纳米管改性聚醚醚酮复合材料
1.4 含有萘、咔唑等大π共轭结构聚合物研究及应用
1.4.1 大π共轭结构对碳纳米管分散的影响
1.4.2 咔唑类聚合物的研究进展和应用前景
1.4.3 含萘环聚芳醚酮聚合物研究进展
1.5 本论文设计思路
第二章 实验原料、试剂和测试方法
2.1 试剂与原料
2.2 测试仪器与方法
2.2.1 聚合物结构表征
2.2.2 聚合物性能测试
第三章 主链含咔唑聚合物的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 含咔唑双酚单体的合成与结构表征
3.2.1 3,6-二溴咔唑(Mb1)的制备
3.2.2 3,6-二对甲氧苯基咔唑(Mb2)的制备
3.2.3 3,6-二对甲氧苯基-9-己烷基咔唑(Mb3)的制备
3.2.4 3,6-二对甲氧苯基-9-辛烷基咔唑(Mb4)的制备
3.2.5 3,6-二对甲氧苯基-9-十二烷基咔唑(Mb5)的制备
3.2.6 3,6-二对羟基苯-9-己烷基咔唑(Mb6)的制备
3.2.7 3,6-二对羟基苯-9-辛烷基咔唑(Mb7)的制备
3.2.8 3,6-二对羟基苯-9-十二烷基咔唑(Mb8)的制备
3.3 含咔唑双酚单体的结构表征
3.3.1 含咔唑双酚单体的红外光谱表征
3.3.2 含咔唑双酚单体的核磁氢谱表征
3.4 含咔唑结构单元的聚芳醚酮/砜材料的制备
3.4.1 含4,4’-(9-己烷基咔唑-3,6-二苯基)结构聚芳醚酮的制备
3.4.2 含4,4’-(9-辛烷基咔唑-3,6-二苯基)结构聚芳醚酮的制备
3.4.3 含4,4’-(9-十二烷基咔唑-3,6-二苯基)结构聚芳醚酮的制备
3.4.4 含4,4’-(9-辛烷基咔唑-3,6-二苯基)结构聚芳醚砜的制备
3.5 含咔唑结构单元的聚芳醚酮/砜材料的结构表征
3.5.1 含咔唑结构单元的聚芳醚酮/砜材料的红外光谱表征
3.5.2 含咔唑结构单元的聚芳醚/砜材料的氢谱核磁表征
3.6 含咔唑结构单元的聚芳醚酮/砜材料的基本性能研究
3.6.1 含咔唑结构单元的聚芳醚/砜材料的溶解性研究
3.6.2 含咔唑结构单元的聚芳醚酮/砜材料的分子量测试
3.6.3 含咔唑结构单元的聚芳醚/砜材料的热稳定性研究
3.6.4 含咔唑结构单元的聚芳醚/砜材料的基本力学性能研究
3.6.5 含咔唑结构单元的聚芳醚/砜材料的紫外-可见光光谱表征
3.6.6 含咔唑结构单元的聚芳醚/砜材料的电化学循环伏安测试
3.7 含咔唑结构单元的聚芳醚酮/砜材料对碳纳米管的分散包覆能力研究
3.7.1 含大π共轭结构聚合物分散包覆碳纳米管的研究方法
3.7.2 P1-P4 对碳纳米管的分散能力研究方案及结果
3.7.3 包覆修饰后碳纳米管的荧光测试
3.7.4 包覆分散后碳纳米管的形貌测试
3.8 本章小结
第四章 主链含三苯胺-咔唑聚芳酮改性碳纳米管复合材料的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 主链含三苯胺-咔唑结构聚芳胺酮的制备
4.2.1 9 -(4-氨基苯)-咔唑单体的制备
4.2.2 9 -(4-氨基苯)-咔唑单体的结构表征
4.2.3 聚芳胺酮聚合(PAK-Cz)物的制备
4.2.4 主链含三苯胺-咔唑结构聚芳胺酮PAK-Cz的结构表征
4.3 主链含三苯胺-咔唑结构聚芳胺酮的性能研究
4.3.1 N-(4-咔唑苯基)聚芳胺酮的热性能
4.3.2 PAK-Cz与 PEEK的相容性研究
4.4 朗伯比尔定律法研究PAK-Cz对多壁碳纳米管的分散能力
4.4.1 朗伯比尔定律法测定碳纳米管含量的原理简述
4.4.2 朗伯比尔定律法制备碳纳米管标准曲线
4.4.3 不同聚合物对碳管分散能力的影响研究
4.5 经PAK-Cz包覆修饰的碳纳米管m-MWNTs的制备与表征
4.5.1 聚合物PAK-Cz对碳纳米管分散比例的优化研究
4.5.2 采用1/5 比例修饰的MWNTs的拉曼光谱表征
4.5.3 采用1/5 比例修饰的MWNTs的形貌表征
4.6 m-MWNTs/PEEK复合材料的制备与性能研究
4.6.1 m-MWNTs/PEEK复合材料的制备
4.6.2 MWNTs/PEEK复合材料的热稳定性
4.6.3 m-MWNTS/PEEK复合材料的力学性能
4.6.4 m-MWNT/PEEK复合材料样条断裂面的扫描电镜测试
4.7 本章小结
第五章 含萘聚芳醚酮改性碳纳米管复合材料的制备及性能研究
5.1 引言
5.2 含萘聚芳醚酮的制备与表征
5.2.1 含萘聚芳醚酮(1,5-萘-聚芳醚酮)聚合物的制备[124]
5.2.2 含萘聚芳醚酮聚合物的表征
5.3 含萘聚芳醚酮的性能研究
5.3.1 含萘聚芳醚酮的热性能
5.3.2 聚合物对碳管分散能力的影响
5.3.3 MWNTs修饰前后的拉曼光谱表征
5.3.4 聚合物与碳纳米管分散比例的优化
5.3.5 MWNTs/PEEK复合材料的制备
5.3.6 复合材料的热性能
5.3.7 复合材料的力学性能
5.3.8 复合材料的微观形貌
5.4 本章小结
第六章 原位共混法制备含萘聚醚醚酮/碳纳米管复合材料及其性能研究
6.1 引言
6.2 含萘共聚聚醚醚酮的制备与表征
6.2.1 含萘共聚聚醚醚酮的制备
6.2.2 含萘共聚聚醚醚酮聚合物的表征
6.3 含萘共聚聚醚醚酮的性能研究
6.3.1 含萘共聚聚醚醚酮的热性能
6.3.2 含萘共聚聚醚醚酮的力学性能
6.4 多壁碳纳米管/聚醚醚酮复合材料的制备与表征
6.4.1 萘含量为2%的多壁碳纳米管/聚醚醚酮复合材料的制备(2%MWNTs-2%Nap-CoPEEK)
6.4.2 复合材料的表征
6.4.3 MWNTs原位共混前后的拉曼光谱表征
6.5 复合材料的性能研究
6.5.1 复合材料的热性能
6.5.2 复合材料的力学性能研究
6.5.3 复合材料样条断裂面的扫描电镜测试
6.6 微纳复合材料的制备与性能测试
6.6.1 微纳复合材料的制备
6.6.2 微纳复合材料的力学性能
6.6.3 微纳复合材料样条断裂面的扫描电镜测试
6.7 结论
第七章 结论
参考文献
作者简介
攻读博士期间发表的学术论文和成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚醚醚酮/硅灰石/玻纤三元复合材料的制备及性能研究[J]. 马刚,张淑玲,岳喜贵,张云鹤,王贵宾. 航空制造技术. 2013(05)
[2]溶剂结晶法用于蒽渣精制高纯咔唑研究[J]. 叶翠平,郑环,毋亭亭,樊明明,冯杰,李文英. 煤炭转化. 2013(01)
[3]聚醚醚酮应用实例(下)[J]. 陶国源. 塑料制造. 2006(05)
[4]PEEK的改性及应用[J]. 林有希,高诚辉. 工程塑料应用. 2005(09)
[5]PEEK-PEDEK嵌段共聚物的合成与热性能研究[J]. 王汉夫,赵晓刚,刘新才,陈梁,王力风,陈春海,吴忠文. 高等学校化学学报. 2004(06)
[6]特种工程塑料聚醚砜、聚醚醚酮树脂国内外研究、开发、生产现状[J]. 吴忠文. 化工新型材料. 2002(06)
博士论文
[1]聚醚醚酮口腔生物复合材料的制备及性能研究[D]. 闫鹏涛.吉林大学 2013
[2]光响应偶氮聚芳醚材料的制备、表征及其性能研究[D]. 张静静.吉林大学 2011
[3]含氟聚酰亚胺的合成及其在光波导上的应用[D]. 刘禹.吉林大学 2011
[4]高介电常数聚芳醚酮基纳米复合材料的制备及其性能研究[D]. 刘晓.吉林大学 2011
[5]聚芳醚/纳米碳复合材料的制备及性能研究[D]. 荣常如.吉林大学 2010
[6]纳米金刚石、碳纳米管、石墨烯性能的第一原理研究[D]. 王春.吉林大学 2009
[7]侧链型磺化聚芳醚质子交换膜材料的制备及其性能研究[D]. 庞金辉.吉林大学 2008
[8]嵌段型磺化聚芳醚类质子交换膜材料的结构与性能研究[D]. 赵成吉.吉林大学 2008
[9]碳纳米材料化学气相沉积制备及其场发射显示器研究[D]. 郭平生.华东师范大学 2006
[10]磺化聚芳醚酮类质子交换膜材料的结构与性能研究[D]. 李先锋.吉林大学 2006
硕士论文
[1]主链含芘聚亚苯基砜的制备、性能及其在修饰多壁碳纳米管中的应用[D]. 丁连俊.吉林大学 2017
[2]杂萘联苯结构聚芳醚酮共聚物合成与性能[D]. 何丽杉.大连理工大学 2006
本文编号：3440311
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