磁致取向MWCNTs增强环氧复合材料的性能表征及荧光性MWCNTs薄膜可控制备的研究

发布时间：2017-10-01 15:15

  本文关键词：磁致取向MWCNTs增强环氧复合材料的性能表征及荧光性MWCNTs薄膜可控制备的研究

  更多相关文章： MWCNTs-Fe_3O_4 FM-MWCNTs 荧光标记 纳米复合材料 取向薄膜 取向度

【摘要】：碳纳米管的独特一维结构和优异的机械性能、电磁性能等特性,使其广泛应用于诸多领域。然而,碳纳米管因具有较大长径比和相互间较强的范德华力而容易缠结,分散性差且基体界面结合差。大量研究表明,对碳纳米管表面进行有机改性且使其在基体中取向分布是实现提高其分散性和充分发挥其优异特性的一个有效途径。本文结合原子转移自由基聚合(ATRP)法和化学共沉淀法对碳纳米管进行表面化学改性得到了磁性碳纳米管(MWCNTs-Fe3O4),并制备了磁致取向MWCNTs-Fe3O4增强的环氧复合材料,系统研究了MWCNTs-Fe3O4含量及其取向状态对复合材料力学性能、电性能等的影响机制,同时在荧光标记的基础上,利用真空抽滤法制备了荧光磁性碳纳米管(FM-MWCNTs)的取向薄膜,研究了不同工艺条件与FM-MWCNTs取向薄膜结构的关联性。结合ATRP法和化学共沉淀法成功制备了MWCNTs-Fe3O4,进步在有无磁场的条件下分别制备了取向和无规分布MWCNTs-Fe3O4增强的环氧复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)等表征手段研究发现,MWCNTs-Fe3O4在树脂基体中具有优异的分散性,其取向度随含量而升高。同时沿取向方向,取向MWCNTs-Fe3O4/环氧复合材料力学性能和电性能均明显高于无规分布MWCNTs-Fe3O4/环氧复合材料,显示了取向MWCNTs-Fe3O4对环氧复合材料的显著增强效应。随MWCNTs-Fe3O4含量增加,环氧复合材料的力学性能和电性能呈上升趋势,这主要归因于MWCNTs-Fe3O4在基体中的高度取向和形成的微网络结构,能承载应力转移,且微网络结构的相互连接促进导电性能。选用荧光分子FTIC对MWCNTs-PGMA进行荧光标记,并结合ATRP法和化学共沉淀法成功制备了具有荧光和磁性的FM-MWCNTs。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外光谱(UV)、荧光光谱(FM)及振动样品磁强计(VSM)等手段研究表明,FM-MWCNTs呈现典型零维/一维结合的完整纳米结构,具有绿色的荧光特性和优异的磁响应性。在此基础上,采用真空抽滤法在磁场中进一步制备取向FM-MWCNTs的薄膜材料,通过扫描电子显微镜(SEM)及激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)对薄膜的形貌、条带状取向结构及明亮的绿色荧光进行表征分析,表明FM-MWCNTs在浓度1mg/ml以上、超声4小时以及在强度为45-50mT的磁场中取向最佳且可成膜,实现了碳纳米管薄膜的可控制备。
【关键词】：MWCNTs-Fe_3O_4 F&M-MWCNTs 荧光标记 纳米复合材料 取向薄膜 取向度
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332;TB383.2
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 符号说明15-16
• 第一章 绪论16-38
• 1.1 碳纳米管简介16-20
• 1.1.1 碳纳米管的发现与制备16-19
• 1.1.2 碳纳米管的结构与性质19
• 1.1.3 碳纳米管的改性19-20
• 1.2 碳纳米管的磁改性20-21
• 1.3 碳纳米管的荧光标记21-23
• 1.4 碳纳米管的取向23-29
• 1.4.1 碳纳米管的取向方法23-27
• 1.4.2 碳纳米管的取向度表征27-29
• 1.4.3 碳纳米管取向的应用29
• 1.5 CNTs/纳米复合材料29-32
• 1.5.1 CNTs/纳米复合材料的制备30-31
• 1.5.2 CNTs/纳米复合材料的应用31-32
• 1.6 取向碳纳米管薄膜32-34
• 1.6.1 取向碳纳米管薄膜的制备方法32-34
• 1.6.2 取向碳纳米管薄膜的应用34
• 1.7 本课题的研究内容及意义34-38
• 1.7.1 本课题的研究内容34-35
• 1.7.2 本课题的研究目的及意义35-38
• 第二章 实验部分38-54
• 2.1 实验原料38-39
• 2.2 实验仪器及设备39-40
• 2.3 样品制备40-48
• 2.3.1 MWCNTs-PGMA的制备40-42
• 2.3.2 MWCNTs-Fe_3O_4的制备42-43
• 2.3.3 MWCNTs-Fe_3O_4/环氧树脂纳米复合材料的制备43-45
• 2.3.4 F&M-MWCNTs的制备45-47
• 2.3.5 F&M-MWCNTs取向薄膜的制备47-48
• 2.4 表征与测试48-54
• 2.4.1 傅立叶红外光谱(FTIR)表征48
• 2.4.2 热失重分析(TGA)表征48
• 2.4.3 磁滞回线(VSM)表征48
• 2.4.4 紫外吸收光谱(UV-vis)表征48-49
• 2.4.5 荧光光谱(FM)表征49
• 2.4.6 扫描电子显微镜(SEM)表征49
• 2.4.7 透射电子显微镜(TEM)表征49-50
• 2.4.8 光学显微镜(OM)表征50
• 2.4.9 激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)表征50
• 2.4.10 拉曼光谱表征50
• 2.4.11 树脂浇铸体的拉伸与弯曲测试50-53
• 2.4.12 树脂浇铸体的电性能测试53
• 2.4.13 树脂浇铸体的动态热机械(DMTA)表征53-54
• 第三章 结果与讨论54-82
• 3.1 MWCNTs-Fe_3O_4的表征与分析54-57
• 3.1.1 MWCNTs-Fe_3O_4的结构表征54-56
• 3.1.2 MWCNTs-Fe_3O_4的微观形貌表征56-57
• 3.2 MWCNTs-Fe_3O_4取向对环氧树脂纳米复合材料性能影响规律的研究57-68
• 3.2.1 MWCNTs-Fe_3O_4环氧树脂纳米复合材料的微观形貌表征57-60
• 3.2.2 MWCNTs-Fe_3O_4/环氧树脂纳米复合材料的力学性能表征60-62
• 3.2.3 MWCNTs-Fe_3O_4/环氧树脂纳米复合材料的电学性能表征62-63
• 3.2.4 MWCNTs-Fe_3O_4在环氧树脂纳米复合材料中的取向分析63-68
• 3.3 F&M-MWCNTs的表征与分析68-75
• 3.3.1 F&M-MWCNTs的结构与性能表征68-72
• 3.3.2 F&M-MWCNTs的形貌表征72-74
• 3.3.3 F&M-MWCNTs的荧光表征74-75
• 3.4 F&M-MWCNTs薄膜的表征与分析75-81
• 3.4.1 F&M-MWCNTs薄膜的形貌表征75-76
• 3.4.2 F&M-MWCNTs薄膜的荧光性能表征76-78
• 3.4.3 F&M-MWCNTs溶液浓度对其取向状态的影响78-79
• 3.4.4 磁场强度对F&M-MWCNTs取向状态的影响79-80
• 3.4.5 F&M-MWCNTs分散程度对其取向状态的影响80-81
• 3.5 取向F&M-MWCNTs薄膜机理分析81-82
• 第四章 结论82-84
• 参考文献84-90
• 致谢90-92
• 研究成果及发表的学术论文92-94
• 作者简介94-96
• 导师简介96-97
• 附件97-98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王雪;周立;高超;徐宇虹;;靶向性多肽修饰荧光功能化碳纳米管的制备及靶向肿瘤细胞的初步研究[J];高分子学报;2009年08期

，

本文编号：954163