论文部分内容阅读
碳纳米管(CNTs)自1991年被首次发现以来,以其优秀的力学、电学、热学等性能受到了广大研究者的青睐。而关于通过在聚合物中混入CNTs以提高复合材料各项性能的研究,也成为重要的研究方向。而聚酰胺6(PA6)作为一种重要的高分子材料,具有力学性能好,应用范围广的优点。从整体上看,通过添加多壁碳纳米管(MWCNTs)来改变PA6的力学性能、热学性能、结晶性能的研究较多,但其中大部分的研究中MWCNTs的添加量较少(通常小于2%),较低的MWCNTs添加量不足以改善复合材料导电能力,而研究高MWCNTs添加量(2%以上)对PA6相关性能的影响的研究则较少,难以满足导电改性的需要,其主要难点在于当MWCNTs质量分数增大以后,难以实现其在PA6基体中的均匀分散。如何提高PA6中的MWCNTs质量分数成为制约该类复合材料应用的瓶颈。本文采用熔融共混法,制备了一系列高质量分数(最高达10%)的聚酰胺6/MWCNTs复合材料,使用SEM、DSC、TG、XRD、电导率测试等测试手段对材料的微观形貌、热学性能、结晶性能以及导电性能进行了表征。研究表明,MWCNTs的加入提高了 PA6的结晶度和结晶温度,且导致了 PA6结晶过程中结晶双峰的出现,这些现象与MWCNTs的异象成核作用和其对PA6分子热运动的影响有关。MWCNTs与PA6之间的分子作用力主要为范德华力,未能观察到化学键的作用,较高掺杂比的MWCNTs对复合材料的热稳定性无明显改变。MWCNTs的加入会使PA6的晶粒尺寸变大,且PA6的有序度与结晶度上升,也验证了 MWCNTs在PA6结晶过程中起到的异相成核剂的作用。较高掺杂比的MWCNTs能极大提高复合材料的导电性能,当MWCNTs质量比为10%时,复合材料的电导率可达14.29 S/m。此外,为了利用上述PA6/MWCNTs的导电能力,本文采用溶液共混法配合注塑工艺,制备了包括 PA6/MWCNTs、PA6/GO、PA6/MWCNTs/GO 在内的一系列复合材料,希望结合MWCNTs的导电能力以及GO的塞贝克性能。制备出具有塞贝克性能的聚合物基复合材料。最终,总质量百分比为10%的PA6/MWCNTs/GO复合材料的塞贝克系数达到0.60μV/K。