[发明专利]改性碳纳米管阵列和弹性体复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种改性碳纳米管阵列和弹性体复合材料及其制备方法。该改性碳纳米管阵列的制备方法包括如下步骤：在第一基底上沉积碳纳米管阵列；在第二基底上沉积高分子聚合物；及在保护性气体氛围下，对形成有碳纳米管阵列的第一基底及形成有高分子聚合物的第二基底进行紫外光照射处理，以使高分子聚合物和碳纳米管阵列进行接枝反应，得到改性碳纳米管阵列，紫外光的照射功率为15mW～35mW，紫外光为照射波长为200nm～350nm的单色窄带光，紫外光照射处理的时间为20min～50min。上述改性碳纳米管阵列能够用于制备较优力学性能的弹性体复合材料。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种改性碳纳米管阵列和弹性体复合材料及其制备方法。

背景技术

弹性体通常由一种基底聚合物与多种化学物质混合而成。弹性体具有长链和交联点结构，当受到拉伸时，长链结构在其可承受的范围内延伸；当拉伸力消失后，由于交联点的固定作用，使得长链又收缩回原来的状态。性能优良的弹性体的延伸率可达5％～700％。

通常，弹性体需要在其中加入增强剂、硬化剂与防氧化剂等，以增强其力学性能和耐腐蚀性能。传统方法加入炭黑或玻璃纤维等，往往可以加强其拉伸模量(硬度)，然而同时会造成断裂形变度的下降。现阶段的工业中，需要高拉伸模量，高断裂形变度及低密度的弹性体作为原料，如应用到航空领域的轮胎，石油钻探、提炼领域的密封圈及防喷器等。为了适应这些工业需求，人们通过加入碳纳米管，以增强弹性体复合材料的拉伸模量和抗压缩能力。然而，传统的碳纳米管制备得到的弹性体复合材料的力学性能仍不能满足需要。

发明内容

基于此，有必要提供一种改性碳纳米管阵列的制备方法，该制备方法得到的改性碳纳米管阵列能够用于制备较优力学性能的弹性体复合材料。

此外，还提供一种改性碳纳米管阵列和弹性体复合材料及其制备方法。

一种改性碳纳米管阵列的制备方法，包括如下步骤：

在第一基底上沉积碳纳米管阵列；

在第二基底上沉积高分子聚合物，所述高分子聚合物选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、ABS塑料、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、酚醛树脂、羟基封端的聚苯乙烯、酯基封端的聚苯乙烯及聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；及

在保护性气体氛围下，对形成有所述碳纳米管阵列的所述第一基底及形成有所述高分子聚合物的所述第二基底进行紫外光照射处理，以使所述高分子聚合物和所述碳纳米管阵列进行接枝反应，得到改性碳纳米管阵列，所述紫外光的照射功率为15mW～35mW，所述紫外光为照射波长为200nm～350nm的单色窄带光，所述紫外光照射处理的时间为20min～50min。

上述改性碳纳米管阵列的制备方法，通过将碳纳米管阵列和高分子聚合物置于紫外光下进行紫外光照射处理，使得高分子聚合物或高分子聚合物的分解物能够接枝到碳纳米管阵列的表面，以增大碳纳米管之间的距离，从而降低由于碳纳米管之间的范德华力所致的团聚，以得到易于分散的改性碳纳米管阵列，以使由该改性碳纳米管阵列制备的弹性体复合材料具有优良的力学性能，同时，上述制备方法不需要将碳纳米管阵列分散在溶剂中再进行后续处理，不会破坏碳纳米管阵列的阵列结构，有利于保证弹性体复合材料的力学性能，也避免了使用有毒试剂而造成人体和环境的伤害，同时，上述方法只需进行紫外光照射处理20min～50min即可完成碳纳米管阵列的改性，反应时间短，能耗低且效率高。经试验验证，上述制备方法的改性碳纳米管阵列制作的弹性体复合材料的标准化拉伸模量为80.2～83.6，断裂伸长率为632％～651％，具有较优的力学性能。上述制备方法得到的改性碳纳米管阵列能够用于制备较优力学性能的弹性体复合材料。

在其中一个实施例中，所述在第一基底上沉积碳纳米管阵列的步骤包括：

在所述第一基底上沉积催化剂层；及