TWI343929B - Tio2-coated cnt, tio2-coated cnt reinforcing polymer composite and methods of preparation thereof - Google Patents
Tio2-coated cnt, tio2-coated cnt reinforcing polymer composite and methods of preparation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- TWI343929B TWI343929B TW96110651A TW96110651A TWI343929B TW I343929 B TWI343929 B TW I343929B TW 96110651 A TW96110651 A TW 96110651A TW 96110651 A TW96110651 A TW 96110651A TW I343929 B TWI343929 B TW I343929B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- titanium
- carbon nanotube
- titanium dioxide
- carbon
- coating
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/005—Reinforced macromolecular compounds with nanosized materials, e.g. nanoparticles, nanofibres, nanotubes, nanowires, nanorods or nanolayered materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2363/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
- Y10T428/249924—Noninterengaged fiber-containing paper-free web or sheet which is not of specified porosity
- Y10T428/24994—Fiber embedded in or on the surface of a polymeric matrix
- Y10T428/249948—Fiber is precoated
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
J^929 九、發明說明: 發明所屬之技術領域 本發明係關於一種具有二氧化鈦塗層的碳奈米管補強 高分子(例如環氧樹脂)複合材料,及其製備方法。 先前技術 美國專利US2005025694提出一種使奈米碳管穩定分 散於水溶液或油中的方法,奈米碳管可為多壁或單壁,不 須將碳管表面改質為親水表面,只須加入選擇的分散劑 後,以超音波震盡或卩強剪切力的高轉速均質機來達到均 勻混合分散,即可使碳管均勻分散在水溶液中。其中,若 將碳管分散在油相巾’則選擇HLB值小於8的分散劑;若 改分散在水相中,則選擇HLB值大於1〇的分散劑。 中華人民共和國專利CN1667_中,將奈求碳管表面 以@ U纟試#1或鈦酸δ旨麵合試劑中的至少一種在有機容 劑中改質,有機溶劑選自二甲苯、正丁醇或環己酮中的至 少-種。充分攪拌後加入分散劑聚丙機酸酿或改質聚胺基 號酸醋中的至少一種1用超聲波震盡處理後,以高速攪 拌分散均句分散於環氧樹脂中。以此改質分散方法可使 奈米*反管分散容易、均句且籍定,降古.& ~ 好的抗靜電材料…有優之混合物為良 劑性、高強度、高㈣Π 腐性、耐熱性、时溶 或4:Π:Γ°。4136894提供使奈米碳管分散在液體 /门。 首先它將奈米碳管表面改質,加入硝 酸以120。。的油浴迴流 σ 忧反S表面缺陷處接上官 1343929 能基,然後以具極性的揮發性溶劑為媒介(此溶劑需可溶實 驗要求的高分子或溶液),使碳管在溶劑中受到極性的作用 ,力,可以在攪拌器攪拌或超音波震盪後,很快速的均勻分 散,加入液體或高分子後,讓揮發性的溶劑揮發掉即可達 • 到均勻分散碳管於液態或高分子中的目的。 美國專利US2006058443中,製造一種以奈米碳管來強 化機械強度的複合材料。首先,先將碳管以紫外光照射, 分再經過電漿處理或加入氧化劑,如硫酸或硝酸,得到具有 親水基團%奈米碳管。再使用界面活性劑將親水的碳管分 散於-高分子樹脂中,而可得到以奈米碳管來強化機械強 度的複合材料。 美國專利US2006052509中提出一種奈米碳管複合材 料的製法,且不會損害碳管本身的特性,首先將奈米碳管 表面接枝上可溶於水且至少一個硫酸基及羧基的導電高分 子或一個雜環族三聚物,超音波震盪後,使其可以分散或 私溶解在水、有機溶劑、或者機水溶液中,且即使在長時間 存放下,也不會有聚集的現象發生。此外,該複合材料具 '有良好的導電性、成膜性、易於塗佈或作為基材。 發明内容 本發明的一主要目的在於提供一種非酸改質奈米碳 官’其可用於增進高分子與奈米碳管之間之親和性。 本發明另一目的在以經偶合劑改質之二氧化鈦包覆奈 米碳營增強樹脂及高分子預浸材之機械強度· 6 1343929 本發明採用溶夥一凝膠法(Sol-gel method)或水熱法 (hydrothermal method)使奈米碳管包覆一層二氧化鈦,將已 、 包覆一氧化鈦之奈米碳管再以偶合劑改質,使其對高分子 基材具有親和性。已改質之二氧化鈦包覆奈米碳管可被添 加於高分子或陶瓷材料中以增強其機械強度。本發明所製 得的奈米碳管/高分子複合材料可用於含浸纖維布而製成 預浸材料。 參 本發明的較佳具體實施例包括(但不限於)下列項目: 1 種具有二氧化欽塗層的奈米碳管,包含單壁或多壁的 奈米碳管;及位於該奈米碳管的表面上的二氧化鈦塗層。 2·如前述第丨項的具有二氧化鈦塗層的奈米碳管其中該 一氧化鈇塗層具有2-30nm的厚度。 3-如前述第1項的具有二氧化鈦塗層的奈米碳管,其中該 二氧化鈦是銳鈦礦型。 種一氧化欽包覆奈米碳管補強高分子複合材料,包含 鲁 一高分子主體(matrix)及分散於該高分子主體的具有二 氧化鈦塗層的奈米碳管,其中該具有二氧化鈦塗層的奈 U 米碳管包含單壁或多壁的奈米碳管,及位於該奈米碳^ . 的表面上的二氧化鈦塗層;該具有二氧化鈦塗層的奈米 碳管對高分子主體的重量比為〇丨:1〇〇至5 :丨〇〇。 5·如前述第4項的複合材料,其中該具有二氧化鈦塗層的 奈米碳管進一步含有-鍵結於該二氧化鈦塗層上的偶合 劑’該偶合劑用於改善該具有二氧化鈦塗層的奈米破管 於該高分子主體内的分散性,該偶合劑對該具有二氧化 i 7 1343929 鈦塗層的奈米碳管的重量比為5 : 100至200 : 100 Λ 6. 如前述第4項的複合材料,其中該偶合劑為矽烷》 7. 如前述第4項的複合材料,其中該偶合劑為 (3-胺丙基)三乙氧基矽烷((3 -aminopropyl) triethoxysί 1 ane (APTES)), 乙稀基二乙氧基石夕烧(Vinyltriethoxysilane),
3-異氛基-丙基三乙氧基石夕烧(3-Isocyanato-propyltriethoxysilane) > 二乙基磷酸基乙基三乙氧基矽烷 (Diethylphosphatoethyltriethoxysilane), 2-(二笨膦基)乙基三乙氧基石夕烧(2-(Diphenyl phosphino)ethyltriethoxysilane), 笨基三曱氧基石夕炫(Phenyltrimethoxysilane), 笨基三乙氧基石夕烧(Phenyltriethoxysi丨ane), (3-曱胺基)丙基三甲氧基矽烷 ((3-(Methylamino)propyl)trimethoxysilane) » 二乙氧基二乙基石夕烧(Diethoxydiethylsilane), 二乙氧基二曱基石夕炫(Diethoxydimethylsilane), 二乙氧基(曱基〉乙稀基石夕烧(Die thoxy(me thy i) vinyls’ί lane), 1,3-二乙氧基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷 (1,3- Diethoxy -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane) 5 二甲氧基二甲基石夕坑(Dimethoxydimethylsilane) ’ 二甲氧基甲基乙稀基矽烧(DimethoxymethylvinylsUane) 1 氣-曱氧基-二曱基 *夕炊(Chloro-methoxy-dimethylsilane), 1343929 乙氡基(二甲基)乙烤基石夕烧(Ethoxy(dimethyl)vinylsilane) » 乙氧基二甲基石夕炫(Ethoxytrimethylsilane), 甲氧基三曱基石夕'坑(Methoxytrimethylsilane), 二乙氧基二乙基石夕烧(Di ethoxy diethyls ilane), 二乙氧1基二甲基石夕坑(〇1亡11\〇\乂<1111\€<:1\丫1511&!^), 二乙氧基(甲基)乙稀基石夕院(Dieth〇jiy(methyl)vinylsi]ane), 1,2-雙(三乙氧石夕基)代乙烧(1,2-818(11^1;11〇\丫8丨1丫1)61;1131^), 1,2-雙(三甲氧矽基)代乙烷 (l,2-Bis(trimethoxysilyl)ethane), (氣曱基)三乙氧石夕院((Chloromethyl)triethoxysilane), 1,3-二曱基四曱氧基二矽氧烷 (1,3-Dimethyltetramethoxydisiloxane) 5 乙基三曱敦基石夕炫(Ethyltrimethoxysilane), 三乙氡基(乙基)石夕炫(1'1^1;110\丫(6111;/丨)5丨丨21116), 三乙氧基(曱基)石夕坑(Triethoxy methylsilane), 三甲氧基(乙稀基)石夕烧(Trimethoxy(vinyl)silane), 三甲氧基甲基石夕炫(Trimethoxymethylsilane), 雙(三氣石夕基)乙块(Bis(trichlorosilyl)acetylene), 1,2 -雙(三氣 £夕基)代乙炫(l,2-Bis(trichlorosilyl)ethane) 1 雙(三氯石夕基)代甲炫(Bis(trichlorosilyl)methane) ’ 第三丁 基三氣石夕院(ieri-Butyltrichlorosilane), 乙基三氯石夕炫(Ethyltrichlorosilane), 六氣二石夕院(Hexachloro disilane), 甲基三氯石夕统(1^11^11;14〇111〇1*0 51131^),或 9 1343929 三氣(二氯甲基)石夕燒(Trichloro(dichloromethyl)silane)。 8. 如前述第4項的複合材料,其中該高分子主體為環氧樹 脂,酚醛樹脂,聚醯亞胺(PI),聚醯胺醯亞胺 (poly-amide-imide,PAI),聚丙烯,聚乙烯,聚苯乙浠, 聚胺基曱酸酯,不飽和聚酯,丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共 聚物,聚對苯二甲酸乙二 S旨(Poly(ethylene terephthalate), PET),聚酿胺,聚醚趟 _(p〇ly-ether-ether-keton, PEEK),聚醚石風(p〇ly-ether-sulfone,PES),聚醚酿亞胺 (Poly-ether-imide,PEI),對位聚苯乙烯(SPS),聚萘二曱 酸乙二酯(PEN),聚碳酸酯(PC),液晶高分子(LCP),變 性聚氧化二甲苯(PPO),或聚硫化二曱苯(pps)。 9. 如前述第4項的複合材料,其中該二氧化鈦塗層具有 5- 1 Onm的厚度。 10. 如前述第4項的複合材料,其中該二氧化鈦是銳鈦礦型。 η·—種製備具有二氧化鈦塗層的奈米碳管的方法,包含下 列步驟· a)將單壁或多壁的奈米碳管分散於一液態媒體 中’ b)將二氧化鈦的一前驅物溶解或分散於步驟μ所獲 侍的分散液,其中該二氧化鈦前驅物對該奈米碳管的重 匕為3 〇 . 1 〇〇至3 〇 : 1 ; c)於水熱條件或溶膠-凝膠 反應該前驅物’以在奈米碳管的表面上形成二氧化 鈦塗層。 ,則述第11項的方法,其進一步包含下列步驟:d)煅燒 'V驟C)所獲得的具二氧化鈦塗層的奈米碳管。 13 ·如前g 第11項的方法,其中步驟a)的液態媒體為醇; 1343929 步驟b)的二氧化鈦前驅物為鈦烧氣化物(aik〇xide),及少 驟c)是採用在溶膠-凝膠條件下反應該前驅物,該溶膠-凝膠條件包含將水加入步驟b)所獲得的混合物及使該鈦 烷氧化物進行水解及縮合反應。 14. 如前述第11項的方法’其中步驟a)的液態媒體為水; 步驟b)的二氧化鈦前驅物為四鹵氣化鈦或鈦無機酸鹽, 及步驟c)是採用在水熱條件下反應該前驅體,該水熱條 件包含於一高壓釜中及1〇〇_3〇〇〇c溫度反應〇 56小時。 15. 如前述第14項的方法,其中步驟b)的二氧化鈦前驅體 為Ti〇(s〇4),及步驟c)的水熱條件包含於2〇〇〇c反應卜4 小時。 16. 如前述第14項的方法,其中該二氧化鈦塗層具有 l-100nm,的厚度。 17. 如前述第12項的方法’其中步驟d)的般燒包含於 300-1000°C 進行]u3 小時。 18. 一種二氡化鈦包覆奈米碳管補強高分子複合材料的製 備方法’包含下列步驟:A)將如前述第i項所述的具有 二氧化鈦塗層的奈米碳管分散於—有機溶财…將— 偶合劑、—酸及水加 於步驟a)所獲得的分散液,於室 溫至80°C的溫度反應2 J時,C)固液分離步驟…所 獲得的混合物,於是獲得一 .^ . ^ . Q 又為的具有二氧化鈦塗層的 不未峽& ,及D)將該改質的1 & 管與一高分子混合,其中該偶合:化鈦塗層的奈米碳 層的奈米碳管的重量比為對該具有二氧化欽塗 马5 · 100至200 : 10〇,及該具有 11 1343929 二氧化鈦塗層的奈米碳管對高分子的重量比為〇丨:ι〇〇 至 5 : 100 0 19·如前述第18項的方法,其中該偶合劑為石夕烧;該酸為 無機酸’該酸對該具有二氧化鈦塗層的奈米碳管的重# 比為0.3 ’· 100至1〇 ·· 100 ’及該水對該具有二氣化鈦塗 層的奈米碳管的重量比為5 : 1至2〇〇 : i。 20. 如前述第18項的方法,其中該有機溶劑為異兩醇。 21. 如前述第18項的方法,《中該高分子係如前述第“ 所界定者。 22·如前述第19項的方法’纟中該偶合劑係如前述第7頊 所界定者。 實施方式 依本發月的較佳具體實施例所完成的一種改質条米 奴f及其用於奈米碳管/環氧樹脂複合材料之製備描述如 下該改質奈米碳官的一合適製備方法包含以下步驟: a)不米碳官分散於異丙醇當中,其中奈米碳管與異丙 醇之重量比為約1 : 1 〇〇。 )於V驟a)所製備之奈米碳管分散液滴入鈦酸醇酯(鈇 院氧化物)(一氧化鈦之前驅物)’二氧化鈦前驅物與 奈米碳官之比例為0.3 :1到30:卜再進一步滴入蒸餾 水在室溫下搜拌48小時或在6(TC反應4小時使奈米 碳管包覆-層二氧化鈦。
C)將步驟b)所製備之二氧化鈦包覆奈米碳管於300°C 12 ^4^929 下锻燒’使該二氧化鈦包覆層緻密化。 d)將步驟c)所製備之二氧化欽包覆奈米碳管重新 S. 丙, 月又 . 、 中,再滴入偶合劑’水及鹽酸,在攪拌及 至溫下反應48小時或在60°C反應4小時,於是將偶 合劑結合於該二氡化鈦包覆層而獲得改質之奈米碳 管。 此改質之二氧化鈦包覆奈米碳管對高分子具有增進親 馨和性,可被添加於高分子製備出一機械強度增強的奈米碳 官/高分子複合材料。此奈米碳管/高分子複合材料可加入其 他纖維材料進一步增強其機械性質。 於下列的實施例及對照例中使用以下材料: 夕壁奈米石反管(MWCNT) : The CNT Company製造,仁川, 韓國。此奈米碳管以CVD方法製造。奈米碳管純 度為93%,直徑為i〇-5〇 nm,長度為1-25 μπη,比 φ 表面積為 150-250 m、-1。 鈦(IV)正丁烧氧化物(Titanium (IV) n-butoxide):美國新澤 西州的Acros Organics公司生產。 偶合劑 :(3-胺丙基)三乙氧;&少 院 ((3-aminopropyl)triethoxysilane ,簡 寫為 APTES)。英國 Morecambe 的 Lancaster Synthesis Co.製造。 環氧樹脂:1)代號Epon 828的環氧樹脂由台灣南亞塱膠集 團提供;2)代號WH-1P001的環氧樹脂由華宏新 13 1343929 技股份有限公司提供。 硬化劑.4,4-一胺基二苯基/5風(4,4’-〇丨3111丨11〇〇1丨卩11611>^1 Sulfone),由美國堪薩;斯州 Terrance Leawood 的 Chris KEV Company, Inc.製造。 實施例1. 奈米碳管包覆二氧化鈦: I 10克奈米碳管分散於1000克異丙醇中,滴入3克鈦(IV) 正丁烷氧化物,再滴入500克純水,攪拌48小時。 2. 將上述之奈米碳管過濾,烘乾,於3〇(rc下煅燒1小時。 3. 將上述之一氧化鈦包覆奈米碳管(1〇 g)重新分散於1〇〇〇 克異丙醇中,滴入3克APTES (奈米碳管:APTES = 1 : 〇·3) ’再滴入500克純水及1 mi HC1,授拌48小時。 4. 將上述之奈米碳管過濾,烘乾(1〇(rc/24hr,3〇(rc/lhr )。 5. 將上述已經APTES改質之二氧化鈦包覆奈米碳管(〇〇4 g)分散於丙酮(1000 ml)中,加入3克環氧樹脂Ep〇n 828 及1克的4,4’-二胺基二笨基砜(奈米碳管含量為t 6. 將上述奈米碳管/環氧樹脂混合液體利用真空烘箱柚乾。 7. 將上述奈米碳管/環氧樹脂複合材料倒入鋁盤中,於15〇 C下反應4小時’ 18〇°c下反應1小時 圖1顯示前述步驟2所製得的二氧化鈦包覆奈米碳管 的穿透式電子顯微鏡照片’從其中可以看出碳奈米管包覆 上一層二氡化鈦,該二氧化鈦包覆層的厚度為5〜1〇nm,圖 2顯示前述步驟2所製得的二氧化鈦包覆奈米碳管的X射 線光電谱(X-ray phot〇elect_ spectr〇sc〇py,,在結合 1343929 能(Binding Energy) 459eV 處為 丁邮及騎 之訊號。圖1和圖2證明確香士-备几力应 马Tl3p 石山总± 月確貫有一軋化鈦層形成於於太半 “表面上。圖3a為以下列對照例5所製得的 二: 米官/環氧樹脂奈米複合材料之拉伸 :: 鏡昭片epiu、. m , ν Α I子顯微 …、片(SEM)’圖3b±述步驟7所製得的二氧 〜 奈米管/環氧樹脂奈米滿人 後石反 '、未複5材料之拉伸斷面掃瞄式 微鏡照片(SEM)。比較圃1 n •'頁 卢备执Λ 圖3a及圖3b可見未改質碳奈米管於 衣氧树月曰中聚集,而且可、生& u π θ。+ ]q晰地發現碳奈米管裸露,可見 未改質碳奈米管容易從 衣乳树月日基材中拉出;二氧化鈦包 Γ奈米管!1與環氧樹脂結合,而且未發現碳奈米管裸 路了見一乳化鈦包覆碳奈米管不容易從環氧樹脂基材中 拉出,證明二氧化敍' * 匕覆兔不米管對環氧樹脂基材具有較 好的親和性.
實施例2〜4 重覆實施例 中: 的步驟,但改質奈米碳管含量不同,其 實施例2的改質奈米碳管含量為〇.〇1克 Ρ ,系札以树脂為1 00時碳奈米管的量為〇 25), 實施例3的改質奈米碳含管量為〇.〇2克 p ’、牦以樹脂為100時碳奈米管的量為〇 · 5) ’ 實施例4的改質奈米碳管含量為0.03克 糸扣以樹脂為1 00時碳奈米管的量為〇 . 75 )。 15 1343929 對照例1〜5 重覆實施例1〜4的步驟,但選用未改質之奈米碳管或 不含奈来碳管,其中· 對照例1不加入任何奈米碳管, ’ 冑照例2的未改質唆奈米含量為0.01克 (〇·25 phr,係指以樹脂為ι〇〇時碳奈米管的量, 對照例3的未改質碳奈米含量為〇 〇2克… • (Ο.5—,係指以樹脂為⑽時碳奈米管的量a〇5),
對照例4的未改質碳奈米含量為0.0U ㈣咖,係、指以樹脂4⑽時碳奈米管 對照例5的未改質碳奈米含量為0.04《 . (1物’係指《樹脂為刚時破奈米管的量為1〇)。 機械性質:抗折強度測試 測試方法:ASTM D790 φ 結果: 表1列出改質奈米碳管/環氧樹脂複合材料之 - 及模數(實施例1_4)。砉9 , 抖之抗折強度 )表2列出為不含改質奈乎 . 樹脂及未改質奈来碳管/環_ β '、水厌S之裱軋 模數(對照例K5)/ ^樹脂複合材料之抗折強度及 1343929 表1 改質MWCNT 含量,phr 抗折強度, MPa 抗折模數, GPa 實施例1 1.00 110.27 3.28 _實施例2 0.25 90.20 3.22 實施例3 0.50 1 16.54 3.41 實施例4 0.75 112.16 3.46 表2 未改質MWCNT 含量,phr 抗折強度, MPa 抗折模數, GPa 對照例1 0.00 60.37 1.87 對照例2 0.25 72.57 2.15 對照例3 0.50 81.04 2.52 對照例4 0.75 87.48 2.31 對照例5 1.00 50.06 2Τ〇4~~~~ 從表1及2的數據可以看出改質奈米碳管對複合材料 的抗折強度及模數的提昇比未改質奈米碳管有更好的效 果。 機械性質:拉伸強度測誠 測試方法:ASTM D638 ' 結果: 表3列出改質奈米碳管/環氧樹脂複合材料之拉伸強产 及模數(實施例1-4)。表4列出為不含改質奈米碳管之環氧 樹脂及未改質奈米碳管/環氧樹脂複合材料之拉 ― 模數(對照例1 - 5)。 又及 17 1343929 表3 改質MWCNT含 量,phr 拉伸強度, MPa 拉伸 GPa 實施例1 1.00 31.05 1.80^- 實施例2 0.25 33.84 2.ΤΓ''~ 實施例3 0.50 36.53 2M~~~- 實施例4 0.75 1 30.60 2.〇T~- 表4 未改質MWCNT 含量,phr 拉伸強度, MPa 拉伸 ~~ GPa 對照例1 0 16.92 1.40 對照例2 0.25 16.03 1.4? 對照例3 0.50 27.85 1.47 對照例4 0.75 25.35 1.44 對照例5 1.00 19.48 Γ〇3
從表3及4的數據可看出改質奈米碳管對複合材料的 拉伸強度及模數的提昇比未改質奈米碳管有更好的效果。
圖式簡單說明 圖1本發明實施例1的步驟2所製得的二氧化鈦包覆 奈米碳管的穿透式電子顯微鏡(TEM)照片。 圖2本發明實施例1的步驟2所製得的二氧化鈦包覆 奈米碳# 的 X 射線光電譜(X-ray _〇eieetlOn speetf()se()py xps)g[。 圖3a為以對照例8所製得的未改質碳奈米管/環氧樹 脂奈米複合材料之掃瞄式電子顯微鏡照片(SEM)。 圖3b為本發明實施例!的步驟7所製得的奈米碳管/ 環氧樹脂奈米複合材料之掃猫式電子顯微鏡照片(sem)。 18
Claims (1)
1343929 > , Γ —(2G1丨年4月修正) 十、申请專利範圍 年(月ί ’日令(更)正替决沒| 種製備具有二氧化鈇塗屠的奈米碳管的方法包含下 列步驟:a)將單壁或多壁的奈米碳管分散於—液態媒體 中·’ b)將二氧化鈦的一前驅物溶解或分散於步驟y所獲 得的分散液,其中該二氧化鈦前驅物對該奈米碳管的重 量比為30 . 1〇〇至3〇 ·· 1 ; c)於水熱條件或溶膠凝膠條 件下反應該前驅物,以在奈米碳管的表面上形成二氧化 欽塗層。 # 2·如申請專利範圍帛!項的方法,其進一步包含下列步 驟:雜燒從㈣。)所獲得的具二氧钱㈣的奈米碳 管。 3. 如申請專利範圍第!項的方法,其中步驟a)的液態媒趙 為醇;步驟b)的二氧化鈦前驅物為鈦烷氧化物 φ (alk〇Xide),及步驟c)是採用在溶膠-凝膠條件下反應該 前驅物,該溶膠-凝膠條件包含將水加入步驟…所獲得的 混合物及使該鈦烷氧化物進行水解及縮合反應。 4. 如申請專利範圍第丨項的方法,其中步驟a)的液態媒體 為水;步驟b)的二氧化鈦前驅物為四鹵氣化鈦或鈦無機 酸鹽,及步驟c)是採用在水熱條件下反應該前驅體,該 水熱條件包含於一高壓釜中及10〇_3〇〇。〇温度反應〇56 小時。 19 1343929 (2011年4月修正) 。年^月”日峨)正替換良 5. 如申請專利範圍第4 項的方法,其中步驟b)的二氧化鈦 别驅體為TiO(S04),及伟·膝 及少驟c)的水熱條件包含於2〇〇〇c 反應1 - 4小時。 6. 如申請專利範圍第4 $町万法,其中該二氧化鈦塗層具 有1 - lOOnm的厚度。 7.如申請專利範圍第2項的方法,其令步驟d)的锻燒包含 於300-1000。(:進行1-3小時。 8 鈦包覆奈米碳管補強高分子複合材料的製備 方法,包含T列㈣:靖如^專㈣㈣ 的:法製備而成的具有二氧化欽塗層的奈米碳管分散; -:機溶劑中;B)將一偶合劑、一酸及水加入於步驟a) • ^ #的分散液,於室溫至8〇〇C的溫度反應2-48小時. =液:離步驟B)所獲得的混合物,於是獲得一改質的 ‘具有-氧化鈦塗層的奈米碳管;及d)將該 氧化鈦塗層的奈米碳管與一古八 丹兩一 4 1"分子混合,其中該偶合劑 對具有二氧化欽塗層的奈米碳管的重量比為5· 100至 ••⑽,及該具有二氧化敛塗層的奈米碳管 的重量比為0.1 : 100至5 : 1〇〇。 9.如申請專利範圍第8項的方法,其t該偶合劑為钱; 20 (2011年4月修正) 年仞6曰修(更)正替換貞- 該酸為無機酸,該酸對該具有一氧化鈦塗層的奈米碳管 的重量比為0.3 : 1〇〇至1〇: 1〇〇,及該水對該具有二氧 化鈦塗層的奈米碳管的重量比為5 : 1至200 : 1。 10.如申請專利範圍第8項的方法’其中該有機溶劑為異丙 醇》 11. 如申請專利範圍第8項的方法,其中該高分子係環氧樹 脂,酚醛樹脂,聚醯亞胺(PI),聚醯胺醯亞胺 (poly-amide-imide,PAI),聚丙稀,聚乙稀,聚苯乙稀, 聚胺基甲酸酯,不飽和聚酯,丙烯睛-丁二烯-苯乙稀共 聚物,聚對苯二甲酸乙二酯(Poly(ethylene terephthalate), PET),聚醢胺,聚謎醚_(?〇1丫-611161*-61;116卜1<^1〇11, PEEK),聚 碗(p〇ly-ether-sulfone,PES),聚喊醯亞胺 (Poly-ether-imide,PEI),對位聚苯乙烯(SPS),聚萘二甲 酸乙二酯(PEN),聚碳酸酯(PC),液晶高分子(LCP),變 性聚氧化二曱苯(PPO),或聚硫化二甲苯(PPS)。 12. 如申請專利範圍第9項的方法,其中該偶合劑係 (3-胺丙基)三乙氧基石夕烧((3-aminopropyl) triethoxysilane (APTES)), 乙烤基二乙氧基碎院(Vinyltriethoxysilane), 3-異氣基-丙基二乙氧基梦烧(3-[S0Cyana(0_ propyltriethoxysilane) » 21 1343929 (2011年4月修正) 月么曰嗲(吏K替投汉 二乙基磷酸基乙基三乙氧基矽烷 (Diethylphosphatoethyltriethoxysilane), 2-( —苯鱗基)乙基三乙氧基石夕烧(2-(Diphenyl phosphino)ethyltri ethoxy si lane) * 本基二甲氧基碎烧(Phenyltrimethoxysilane), 本基二乙氧基碎烧(Phenyltriethoxysilane), (3-甲胺基)丙基三甲氧基矽烷 ((3-(Methylamino)propyl)trimetho?cysilane),
一乙氧基二乙基碎烧(Diethoxydiethylsilane), 一乙氧基二曱基石夕烧(Diethoxydimethylsilane), 二乙氧基(甲基)乙稀基石夕烧(Diethoxy(methyl)vinylsilane), 1,3-二乙氧基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷 (1,3-Diethoxy -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane) > 二甲氧基二曱基梦烧(Dimethoxydimethylsilane), 二甲氧基甲基乙稀基碎院(Dimethoxymethylvinylsilane), 氣-甲氧基-二甲基妙烧(Chloro-methoxy-dimethylsiUne), 乙氧基(二甲基)乙稀基石夕烧(Ethoxy(dimethyl)vinylsilane), 乙氧基二甲基梦炫> (Ethoxy tri methyl si lane), 甲氧基三甲基碎烧(Methoxytrimethylsilane), 二乙氧基二乙基石夕烧(Diethoxydiethylsilane), 二乙氡基二甲基石夕院(Diethoxydimethylsilane), 二乙氧基(甲基)乙稀基妙烧(Diethoxy(methyl)vinylsilane), 1,2-雙(三乙氧碎基)代乙烧(1,2-8丨8(1;1^61110\>^1丫1)61113116)’ 1,2-雙(三甲氡矽基)代乙烷 22 1343929 (2011年4月修正) (l,2-Bis(trimethoxysilyl)ethane) » (氣甲基)三乙氧碎烧((Chloromethyl)triethoxysilane), 1,3-二甲基四甲氧基二矽氧烷 (1,3-Dimethyltetramethoxydisiloxane) ♦ ' 乙基三甲氧基妙烧(£11^11;1411^110\>^13116), 三乙氧基(乙基)碎炫(Triethoxy(ethyl)silane), 三乙氧^ 基(甲基)碎烧(Triethoxymethylsilane), 三甲氧基(乙烯基)石夕院(Trimethoxy(vinyl)silane), •三甲氧基甲基碎院(Trimethoxymethylsilane), 雙(三氣碎基)乙快(Bis(trichlorosilyl)acetylene), 1,2-雙(三氣碎基)代乙烧(1,2-815〇1^111〇1'0511丫1)61;113116), 雙(三氣石夕基)代甲烧(Bis(trichlorosilyl)methane) 1 第三丁 基三氣石夕烧(ieri-Butyltrichloro silane), 乙基三氣石夕烧(Ethyltrichlorosilane), 六氱二碎烧(Hexachlorodisilane),
甲基三氣石夕炫(Methyltrichlorosilane),或 三氣(二氣甲基)石夕烧(Trichloro(dichloromethyl)silane)。 23
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW96110651A TWI343929B (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Tio2-coated cnt, tio2-coated cnt reinforcing polymer composite and methods of preparation thereof |
US11/812,405 US20080242785A1 (en) | 2007-03-27 | 2007-06-19 | TiO2-coated CNT, TiO2-coated CNT reinforced polymer composite and methods of preparation thereof |
US12/588,558 US20100040858A1 (en) | 2007-03-27 | 2009-10-20 | TiO2-coated CNT, TiO2-coated CNT reinforced polymer composite and methods of preparation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW96110651A TWI343929B (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Tio2-coated cnt, tio2-coated cnt reinforcing polymer composite and methods of preparation thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW200838910A TW200838910A (en) | 2008-10-01 |
TWI343929B true TWI343929B (en) | 2011-06-21 |
Family
ID=39795516
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW96110651A TWI343929B (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Tio2-coated cnt, tio2-coated cnt reinforcing polymer composite and methods of preparation thereof |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20080242785A1 (zh) |
TW (1) | TWI343929B (zh) |
Families Citing this family (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100912807B1 (ko) * | 2007-03-19 | 2009-08-18 | 한국전자통신연구원 | 이산화티탄이 균일하게 코팅된 탄소나노튜브의 제조 방법 |
US9078942B2 (en) * | 2007-05-14 | 2015-07-14 | Northwestern University | Titanium dioxide, single-walled carbon nanotube composites |
CN101792633B (zh) * | 2010-03-09 | 2013-04-24 | 浙江大学 | 一种抗静电超疏水复合涂层的制备方法 |
TWI408101B (zh) * | 2010-06-04 | 2013-09-11 | Nat Univ Chung Hsing | 奈米碳材分散方法、分散液及因該分散方法而得之奈米碳材 |
CN101972641B (zh) * | 2010-10-13 | 2012-05-02 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 大面积氧化钛纳米管薄膜、其制备方法及应用 |
CN103378224B (zh) * | 2012-04-25 | 2016-06-29 | 清华大学 | 外延结构的制备方法 |
CN103374751B (zh) * | 2012-04-25 | 2016-06-15 | 清华大学 | 具有微构造的外延结构体的制备方法 |
KR101336286B1 (ko) * | 2012-11-13 | 2013-12-03 | 재단법인대구경북과학기술원 | 탄소나노섬유 복합체의 제조방법 및 이를 통해 제조된 탄소나노섬유 복합체 |
KR20140081327A (ko) * | 2012-12-21 | 2014-07-01 | 삼성전기주식회사 | 방열용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 방열 기판 |
KR101471507B1 (ko) * | 2013-02-18 | 2014-12-12 | 충남대학교산학협력단 | 유기오염물 분해를 위한 이산화티타늄ㆍ탄소재료 복합체 및 그의 제조방법, 그를 포함하는 유ㆍ무기 나노복합체 및 그의 제조방법 |
CN104150459B (zh) * | 2014-08-05 | 2016-03-23 | 苏州巨联环保科研有限公司 | 化学法合成碳纳米管/二氧化钛复合多孔填料 |
CO7090252A1 (es) * | 2014-10-10 | 2014-10-21 | Univ Del Valle | Sintesis de nanocompuestos que incorporan oxido de titanio fase anatasa y composición que los contienen para el tratamiento del cáncer |
CN104624155A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-05-20 | 长沙矿冶研究院有限责任公司 | 碳纳米管负载多级结构纳米二氧化钛吸附剂的制备方法及其应用 |
LU92758B1 (en) * | 2015-06-29 | 2016-12-30 | Luxembourg Inst Of Science And Tech (List) | Carbon-nanotube-based composite coating and production method thereof |
CN105000596B (zh) * | 2015-07-24 | 2017-03-22 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 纳米二氧化钛凝胶的制备方法 |
CN105126802A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-12-09 | 苏州大学 | 一种TiO2/CNT复合材料的制备方法及基于其的TiO2/CNT复合材料 |
CN105664919B (zh) * | 2015-12-31 | 2017-12-29 | 浙江农林大学 | Sn掺杂TiO2/CNTs/WO3复合光催化剂及其制备方法 |
TWI738743B (zh) | 2016-03-23 | 2021-09-11 | 美商道康寧公司 | 金屬-聚有機矽氧烷 |
KR101867522B1 (ko) * | 2016-12-13 | 2018-06-15 | 금오공과대학교 산학협력단 | 탄소나노소재가 적용된 캐빈에어필터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 탄소나노소재가 적용된 캐빈에어필터 |
IT201600125806A1 (it) * | 2016-12-13 | 2018-06-13 | Pirelli | Pneumatico per ruote di veicoli |
CN106756799B (zh) * | 2016-12-19 | 2020-10-16 | 长沙理工大学 | 一种提高ZnO透明导电薄膜附着力的方法 |
CN106957335A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-07-18 | 北京理工大学 | 一种含磷的硅烷偶联剂及其制备方法 |
DE102017216315B4 (de) * | 2017-09-14 | 2022-01-20 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verbesserter faserverstärkter Verbundkunststoff und Verfahren zu dessen Herstellung |
WO2019140169A1 (en) * | 2018-01-11 | 2019-07-18 | The Curators Of The University Of Missouri | A method of forming conformable nanoscale coatings on substrates |
CN109354853B (zh) * | 2018-10-12 | 2021-02-02 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种pc/abs合金材料及其制备方法 |
CN109225310B (zh) * | 2018-11-20 | 2021-06-29 | 安徽元琛环保科技股份有限公司 | 二氧化钛空心纳米管的制法、二氧化钛空心纳米管及以其为载体的中低温脱硝催化剂的制法 |
CN110849167A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-02-28 | 中国空间技术研究院 | 一种强化水蒸气冷凝的碳纳米管薄膜网状结构制备方法 |
CN110951446A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-03 | 新纳奇材料科技江苏有限公司 | 一种基于碳纳米管-氧化钛杂化填料改性的硅酮密封胶的制备方法 |
CN111019509B (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-06 | 广州中海涂装科技有限公司 | 一种提高水性金属漆防腐性能的制备方法 |
CN111389365B (zh) * | 2020-04-16 | 2022-11-25 | 郑州大学 | 一种碳纳米管/二氧化钛复合薄膜及其制备方法和应用 |
CN111607446B (zh) * | 2020-06-30 | 2022-03-01 | 国网河南省电力公司新野县供电公司 | 一种高绝缘高稳定改性变压器油 |
CN112457624A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-09 | 内江师范学院 | 一种改性再生abs纳米复合材料及其制备方法和应用 |
US11930565B1 (en) * | 2021-02-05 | 2024-03-12 | Mainstream Engineering Corporation | Carbon nanotube heater composite tooling apparatus and method of use |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050208304A1 (en) * | 2003-02-21 | 2005-09-22 | California Institute Of Technology | Coatings for carbon nanotubes |
-
2007
- 2007-03-27 TW TW96110651A patent/TWI343929B/zh active
- 2007-06-19 US US11/812,405 patent/US20080242785A1/en not_active Abandoned
-
2009
- 2009-10-20 US US12/588,558 patent/US20100040858A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW200838910A (en) | 2008-10-01 |
US20100040858A1 (en) | 2010-02-18 |
US20080242785A1 (en) | 2008-10-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI343929B (en) | Tio2-coated cnt, tio2-coated cnt reinforcing polymer composite and methods of preparation thereof | |
Atif et al. | Reasons and remedies for the agglomeration of multilayered graphene and carbon nanotubes in polymers | |
Xu et al. | Fabrication of superhydrophobic cotton fabrics by silica hydrosol and hydrophobization | |
Libanori et al. | Hierarchical reinforcement of polyurethane-based composites with inorganic micro-and nanoplatelets | |
Liu et al. | Enhanced mechanical and thermal properties of SBR composites by introducing graphene oxide nanosheets decorated with silica particles | |
JP5362363B2 (ja) | シリコーン樹脂フィルム、その調製方法、及びナノ材料充填シリコーン組成物 | |
WO2006117924A1 (ja) | 透明導電膜および透明導電膜用コーティング組成物 | |
JP5479116B2 (ja) | 分散安定性の高いカーボンナノ粒子水性分散液、その製造方法及びカーボンナノ粒子分散膜材 | |
Jin et al. | Graphene-based nanostructured hybrid materials for conductive and superhydrophobic functional coatings | |
TW201009147A (en) | Carbon fibrous structure and composite materials | |
Xie et al. | Multi-functionalization of Al2O3 nanoparticles for enhancing thermal conductivity of epoxy natural rubber composites | |
KR20090044220A (ko) | 전도성 초발수 코팅막 및 그 제조방법 | |
Mozaffarinasab et al. | Surface modification of carbon nanotubes by a bifunctional amine silane; effects on physical/mechanical/thermal properties of epoxy nanocomposite | |
Hu et al. | Effect of octa (aminopropyl) polyhedral oligomeric silsesquioxane (OapPOSS) functionalized graphene oxide on the mechanical, thermal, and hydrophobic properties of waterborne polyurethane composites | |
TW201217827A (en) | Anti-fingerprint coating, product having anti-fingerprint coating and manufacture method thereof | |
Pyo et al. | Hydrophobic mesoporous silica particles modified with nonfluorinated alkyl silanes | |
Xiao et al. | Preparation, thermostability, and hydrophobic properties of T i O 2/poly (dodecafluoroheptyl methacrylate) nanocomposites | |
Bîru et al. | Developing polybenzoxazine composites based on various carbon structures | |
Chu et al. | Synergistic effect of nano‐SiO2 and small‐sized graphene oxide on carbon fiber/epoxy composite | |
JP2014001098A (ja) | グラフェン分散液、グラフェン分散液を用いて形成される膜及び該膜を備える部材 | |
Celik et al. | Mechanochemical coupling of alkylsilanes to nanoparticles for solvent-free and rapid fabrication of superhydrophobic materials | |
Chang et al. | Electrostabilized homogeneous dispersion of boron nitride nanotubes in wide-range of solvents achieved by surface polarity modulation through pyridine attachment | |
Yu et al. | Improved dispersion and interfacial interaction of SiO2@ polydopamine fillers in polytetrafluoroethylene composites for reduced thermal expansion and suppressed dielectric deterioration | |
Vast et al. | Multiwalled carbon nanotubes functionalized with 7-octenyltrichlorosilane and n-octyltrichlorosilane: dispersion in Sylgard® 184 silicone and Young’s modulus | |
Hatui et al. | Modification of CNT and its effect on thermo mechanical, morphological as well as rheological properties of Polyether Imide (PEI)/Liquid Crystalline Polymer (LCP) blend system |