CNTs/TPU复合材料的制备与性能研究(8)
且碳纳米管因其高柔性、低密度、大长径比等结构特点而拥有卓越的力学、电学及热学等性能，有望成为制造聚合物基复合材料的理想材料。但由于碳纳米管呈表面惰性且极易聚集，加之在聚合物基体中分散困难，致使其优异性能难以有效发挥。该课题从应用角度出发，初步探索碳纳米管的氟功能化方法。对碳纳米管进行氟功能化改性后作为改性剂改性聚氨酯。该研究对碳纳米管的研究具有重要的理论和实用意义。因此本课题采用碳纳米管的氟功能化进行技术研究 。
1.7 立题的目的和意义
由于目前对碳纳米管功能化的研究存在着一些问题，所以需要发展新的功能化碳纳米管方法。
本论文的目的建立一种碳纳米管的氟功能化方法，具体是采用等离子诱导接枝聚合改性法对碳纳米管进行氟化技术研究。为了评价所得氟功能化碳纳米管对高分子材料的改性效果，我们将其作为改性剂引入聚氨酯体系，通过聚氨酯改性前后的性能比较评价其改性效果好坏。
采用等离子体诱导接枝和含氟聚合物相结合的方法对碳纳米管进行修饰。该方法简单易行，绿色环保，能充分发挥碳纳米管的性质，容易工业化。研究表明，通过反应性气体例如氩气、氧气等离子体处理后，能够在碳纳米管表面接上大量的羟基、羧基、氩基等极性小基，达到改善其的分散和连接性能。等离子体处理的优点是对材料表面产生作用而不会影响材料的本体性质，同时它也能够处理各种具有复杂形状的表面，改善碳纳米管表明活性，改善界面结合。因此本课题采用等离子处理对碳纳米管进行诱导接枝。有望得到性能更加优越的TPU/CNTs复合材料。
1.8 研究内容和目标
(1) 等离子体诱导接枝聚合改性功能化法；
(2) 不同等离子体改性工艺条件下碳纳米管氟功能化的制备；
(3) 获得氟功能化CNTs；
(4) 利用含氟CNTs改性聚氨酯材料；
(5) 氟功能化碳纳米管及其聚氨酯复合材料的表征。
1.9 创新性
采用氟功能化法，氟化后的碳纳米管既能保持碳纳米管原有的特性又能对其进行功能化。氟化是修饰和控制碳纳米管物理化学性质最有效的方法之一，在改变炭材料表面极性、电导性、吸附性、憎水性等方面尤为突出，大部分的非共价功能化的方法简单，而且氟功能化能够达到较高结合力，氟功能化法对碳纳米管的修饰改性有优良的效果。可极大地改善其在基体中的分散性，再通过此氟功能CNTs改性聚氨酯，可获得低表面能材料。
2 实验部分
2.1 原料及试剂
本文所用原料及试剂见表2.1。
表2.1 实验试剂
试剂名称 简称 规格 生产厂家
碳纳米管 S-MWNT 直径10~20 nm，长度<2 μm，纯度>97% 深圳纳米港
四碳链的含氟单体 MF4 工业品 上海三爱富公司
吹冰碳链的含氟单体 MF6 工业品 上海三爱富公司
聚四氢呋喃二元醇 PTMEG 分子量1000，工业品 德国巴斯夫公司
二苯基甲烷二异氰酸酯 MDI 分子量250，工业品 烟台万华
1, 4-丁二醇 BDO 分子量90，分析纯 国药集团
无水乙醇 酒精 分析纯 国药集团
丙酮 丙酮 分析纯 国药集团