CN106700116A - 一种表面活性剂调节聚苯乙烯/不同功能化碳纳米管膜材料多孔结构的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种表面活性剂调节聚苯乙烯/不同功能化碳纳米管膜材料多孔结构的方法。该制备方法包括以下步骤：1.称取聚苯乙烯0.2g，多壁碳纳米管0.002g，或羟基化的多壁碳纳米管0.01g；或羧基化的多壁碳纳米管0.02g，表面活性剂曲拉通X-100 0.1ml。2.加入5ml的四氢呋喃机械搅拌至PS完全溶解后，超声2.5h至碳纳米管完全分散均匀。3.成膜：将混合液倒入特定的容器，20min后将法兰垫片放入水中成膜，即可得到样品。本发明的方法具有工艺简单、实验周期短、成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面活性剂调节聚苯乙烯复合材料膜材料多孔结构的方法，属于功能化复合材料技术领域。
背景技术
碳纳米管(CNTS)具有很多优异的性能，如：高的长径比、大的比表面积、特殊的电学性质以及超强的力学性能。因此，基于碳纳米管的这些优异的性能，将碳纳米管与一些常用的聚合物基体材料复合在一起，当聚合物与碳纳米管之间结合力大且碳纳米管分散的较为均匀，复合材料在外加负载的情况下可将负载有效的转移到碳纳米管上，从而显著提高聚合物基体复合材料的力学性能，电学性能等。很多研究在致力通过提高聚合物与碳纳米管间的作用力使得两者达到良好的分散效果。
碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法主要有三类：溶液共混法、熔融共混法、和原位聚合法。溶液共混是通过已经分散于某种溶剂中的碳纳米管与溶解或悬浮于某种溶剂中的聚合物共混，并借助于机械搅拌或超声分散等方法实现均匀混合。熔融共混法即将聚合物基体与碳纳米管一起放入混炼机或共混设备中，这种方法主要是利用流体的剪切应力将团聚在一起的碳纳米管分散开来，阻止碳纳米管的进一步团聚。这种方法过程简单，而且可以和挤出机，注塑机，配合使用。这是目前唯一一种有希望实现碳纳米管复合材料工业化生产的途径。原位聚合是将表面修饰后含有机物官能团的碳纳米管溶液与聚合物单体混合，加入引发剂引发聚合并在聚合过程中让碳纳米管通过有机官能团参与聚合过程以实现碳纳米管和聚合物的键合。
通过溶液共混方法，在聚苯乙烯溶液中添加不同类型碳纳米管作为成膜液而制备复合材料膜，所添加的碳纳米管类型对膜材料多孔结构、膜表面性质及物理及力学性能有着重要的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的表面活性剂调控聚苯乙烯复合材料膜材料多孔结构的方法。
本发明采用的技术方案是提供一种多孔结构可调控、孔径大小分布较窄的聚苯乙烯复合材料的制备方法，该方法步骤如下：
(1)称取聚苯乙烯0.2g，多壁碳纳米管0.002g，或羟基化的多壁碳纳米管0.01g；或羧基化的多壁碳纳米管0.02g，表面活性剂曲拉通X-1000.1ml。
(2)加入5ml的四氢呋喃机械搅拌至PS完全溶解后，超声2.5h至碳纳米管完全分散均匀。
(3)成膜：将混合液倒入特定的容器，20min后将法兰垫片放入水中成膜，即可得到样品。
采用超声辅助分散，溶液共混的方法制备孔径分布均匀的聚苯乙烯碳纳米管复合材料，所用材料为不同功能化的碳纳米管，表面活性剂曲拉通X-100，四氢呋喃，聚苯乙烯，法兰垫片，去离子水
所述的方法为溶液共混制备聚苯乙烯碳纳米管复合材料的方法。
所述的复合材料的成膜方式为溶液成膜。
所述的制备的聚苯乙烯碳纳米管复合材料过程中采用超声辅助分散碳纳米管。
所述的制备的聚苯乙烯碳纳米管复合材料膜孔径分布较为均匀，力学性能有较大的提高。
本发明的有益效果是：
1)采用超声辅助溶液共混的方式制备聚苯乙烯多壁碳纳米管复合多孔膜材料的过程中，反应设备投资少，操作简单，碳纳米管的分散效率高等优点。
2)实验过程中分三个阶段制备了碳纳米管分散均匀的聚苯乙烯复合材料。
3)所采用的方式制备的聚苯乙烯碳纳米管复合材料孔径分布较为均匀，力学性能提高较为明显；
附图说明
图1是实施例1制备的羟基化多壁碳纳米管复合材料场发射扫描电镜断面结构图。
图2是实施例1制备的羧基化多壁碳纳米管复合材料场发射扫描电镜断面结构图。
具体实施方式
采用超声辅助溶液共混的方式制备碳管分散均匀的多孔聚苯乙烯复合材料的方法，实验过程分三个温度阶段进行。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
一种孔径分布较为均匀的聚苯乙烯复合材料的制备方法，该方法步骤如下：
(1)称取聚苯乙烯0.2g，多壁碳纳米管0.002g，或羟基化的多壁碳纳米管0.01g；或羧基化的多壁碳纳米管0.02g，表面活性剂曲拉通X-1000.1ml。
(2)加入5ml的四氢呋喃机械搅拌至PS完全溶解后，超声2.5h至碳纳米管完全分散均匀。
(3)成膜：将混合液倒入特定的容器，20min后将法兰垫片放入水中成膜，即可得到样品。
图1是制备的羟基化多壁碳纳米管复合材料场发射扫描电镜断面结构图，由图可知羟基化多壁碳纳米管聚苯乙烯复合材料的断面结构为无序排列的蜂巢状结构。
图2是制备的羧基化多壁碳纳米管复合材料场发射扫描电镜断面结构图，羧基化碳管聚苯乙烯复合材料的孔径分布较为均匀，多孔结构较为有序。
Claims (7)
1.一种表面活性剂调节聚苯乙烯/不同功能化碳纳米管膜材料多孔结构的方法，其特征在于，该方法步骤如下，
1)称取聚苯乙烯0.2g，多壁碳纳米管0.002g，或羟基化的多壁碳纳米管0.01g；或羧基化的多壁碳纳米管0.02g，表面活性剂曲拉通X-1000.1ml。
2)加入5ml的四氢呋喃机械搅拌至PS完全溶解后，超声2.5h至碳纳米管完全分散均匀。
3)成膜：将混合液倒入特定的容器，20min后将法兰垫片放入水中成膜，即可得到样品。
2.根据权利要求1所述的一种表面活性剂调节聚苯乙烯/不同功能化碳纳米管膜材料多孔结构的方法，其特征在于，所用材料为不同功能化的碳纳米管，表面活性剂曲拉通X-100，四氢呋喃，聚苯乙烯，法兰垫片，去离子水。
3.根据权利要求1所述的一种表面活性剂调节聚苯乙烯/不同功能化碳纳米管膜材料多孔结构的方法，其特征在于，实验过程采用水溶液成膜的方法。
4.根据权利要求1所述的一种新的表面活性剂调节聚苯乙烯/不同功能化碳纳米管膜材料多孔结构的方法，其特征在于，采用超声辅助的方式提高功能化碳纳米管的分散程度。
5.根据权利要求1所述的一种表面活性剂调节聚苯乙烯/不同功能化碳纳米管膜材料多孔结构的方法，其特征在于，所述的方法为溶液共混的方法。
6.根据权利要求1所述的一种表面活性剂调节聚苯乙烯/不同功能化碳纳米管膜材料多孔结构的方法，其特征在于，探讨了表面活性剂对不同功能化碳管复合材料结构的影响。
7.根据权利要求1所述的一种表面活性剂调节聚苯乙烯/不同功能化碳纳米管膜材料多孔结构的方法，其特征在于，所制备的多孔聚苯乙烯复合材料孔径分布均匀，复合材料力学性能好。
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| KR20110008518A (ko) * | 2009-07-20 | 2011-01-27 | 주식회사 엑사이엔씨 | 중합체를 포함하는 탄소나노튜브 용액의 제조방법, 이를 이용한 투명 전도성 필름의 제조방법, 이에 의해 제조된 투명 전도성 필름 |
| CN102745670A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-10-24 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 三维有序大孔复合材料的制备方法 |
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| 赵金安: ""溶液共混法制备聚苯乙烯/多壁碳纳米管复合导电材料"", 《化学研究与应用》 * |
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