碳纳米管和石墨烯作为具有诸多优异性能的碳纳米材料,由于自身的强范德华力易发生聚集,极大地限制了其工业化应用。目前最常用的是方法是对其进行共价键改性,但高成本、不易工业化,而且对环境不友好,至今未能实现大规模应用。而非共价键的方法改性碳纳米管则是一种很有前景的途径。本文从以下三个方面进行了研究:(1)分别采用二维CGNPs和一维MWCNTs填充PE,制备导电复合材料。重点探究具有不同维数的碳纳米材料的复合体系中,碳纳米材料在复合材料的机械性能、电学性能中表现的差异。结果表明,CGNPs/PE复合材料满足抗静电时CGNPs填充量为8wt%,相比纯PE断裂伸长率提高了一倍多;而MWCNTs/PE达到抗静电填充量为1wt%,复合材料断裂伸长率已出现下降。流变学测试结果表明,流变逾渗值与导电逾渗值具有一定的相关性。对比一维与二维碳纳米材料填充PE发现,MWCNTs具有更高的导电效率,CGNPs可以保持更好的力学性能。(2)使用阳离子水性环氧乳液表面修饰MWCNTs(epMWCNTs),改善MWCNTs在PE中的分散性以及与基体的相容性。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征epMWCNTs在聚合物中的分散。流变学分析显示,相比未修饰MWCNTs(pMWCNTs),填充较低浓度epMWCNTs,便可以在PE基体形成导电网络结构,获得较低的渗滤阈值和更低的体积电阻率;此外,得到的纳米复合材料具有更加优异的机械力学性能。(3)在π-π相互作用和静电吸附作用下依次将离子型表面活性剂4,4’一二(十四烷基)二苯甲烷双磺酸盐(DSDM)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)组装到MWCNTs(sMWCNTs)上,然后填充聚乙烯(PE)。纳米压痕仪测试得到改性后的MWCNTs与PE的界面模量得到明显提升,结合扫描电子显微镜和流变学测试发现这可以有效促进MWCNTs的分散及导电网络的形成。这赋予了 sMWCNTs/PE复合材料更低导电渗滤阈值和良好的延展性。