聚多巴胺改性碳纳米管增强羧基丁腈橡胶动态力学性能的研究

发布时间：2024-11-30 15:40

　　 目的探究改性多壁碳纳米管(MWCNTs)在羧基丁腈橡胶(XNBR)中的分散性、增强橡胶基体动态力学性能及其作用机理。方法采用多巴胺自聚合兼物理修饰的技术对MWCNTs进行表面改性处理,以增加其表面极性基团,提高其与XNBR基体的兼容性,并制备了聚多巴胺改性碳纳米管(MWCNTs-P)。采用红外光谱仪和X射线光电子能谱仪分析了改性多壁碳纳米管的表面化学状态,使用透射电子显微镜(TEM)探索了改性碳纳米管的结构演变。使用动态力学分析仪(DMA)研究了改性碳纳米管填料网络对XNBR基体的增强效果,结合复合材料断面的扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM),探索了MWCNTs-P填料增强XNBR动态力学性能的作用机理。结果调控多巴胺反应浓度实现了MWCNTs-P填料表面物理包覆层厚度从2nm增加到4nm。动态力学性能测试表明,MWCNTs-P填料提高了复合材料老化前后的动态力学性能。SEM测试发现,MWCNTs-1.0P-2.0wt%复合材料在老化试验后断面存在的孔洞最浅。TEM测试发现,MWCNTs-1.0P填料在XNBR基体中有更好的分散性。结论聚多巴胺改性多壁碳纳米提高了其在羧基丁腈橡胶基...

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【部分图文】：

图1 聚多巴胺改性多壁碳纳米管的透射电镜照片

通过透射电子显微镜（TEM）探索了聚多巴胺改性MWCNTs的结构演变。如图1a所示，未改性MWCNTs的晶格条纹清晰可见。在图1b中，MWCNTs-0.25P表面除了能够看见碳纳米管的晶格条纹以外，还能够发现无定形态的聚多巴胺层，由于巴胺反应浓度较低，使其厚度比较薄。如图1c所示....

图2 聚多巴胺改性碳纳米管的红外光谱图

使用红外光谱仪分析改性前后碳纳米管表面有机官能团的化学成分变化，结果见图2。在红外光谱图中对比了未改性MWCNTs（图2中a曲线）和MWCNTs-0.25P（图2中b曲线）的变化。在a曲线中，未改性碳纳米管表面存在O—H峰，这是由于结晶水的存在所致。在b曲线中，3458cm–1....

图3 聚多巴胺改性碳纳米管的XPS光电子能谱图

采用XPS光电子能谱对MWCNTs-0.25P样品表面典型化学元素及结合能进行进一步分析，结果见图3。如图3a所示，多巴胺通过自聚合沉积在碳纳米管表面后，在全谱中有明显的O1s和N1s出现，表明聚多巴胺的包覆增加了这两种元素的含量。其中，C元素占比为88.98%,N元素占比为2.....

图4 不同改性碳纳米管含量的复合材料的弹性模量-温度曲线

图5反映了MWCNTs-P填料添加量变化对基丁腈橡胶损耗因子的影响。在图5a—d中，MWCNTs填料制备的样品的损耗因子峰值没有明显的增大，而MWCNTs-P填料制备的样品的损耗因子峰值都高于原胶和MWCNTs填料制备的样品，暗示着MWCNTsP填料能够提高其在羧基丁腈橡胶基体中....

本文编号：4013032