碳纳米管改性方法对聚酰胺11性能影响研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.02.010

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (2): 61-66.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.02.010

碳纳米管改性方法对聚酰胺11性能影响研究

李波¹, 龚军¹, 金学义¹, 孟晓宇²()

^1.中海油田服务股份有限公司，河北三河 065201
^2.中国石油大学（北京），北京 102249

收稿日期:2021-09-23 出版日期:2022-02-26 发布日期:2022-02-23
通讯作者: 孟晓宇（1980—），男，副教授，从事高分子复合材料研究，mengxy@cup.edu.cn
E-mail:mengxy@cup.edu.cn

Effect of carbon nanotube modification method on properties of polyamide 11

LI Bo¹, GONG Jun¹, JIN Xueyi¹, MENG Xiaoyu²()

^1.China Oilfield Services Co，Ltd，Sanhe 065201，China
^2.China University of Petroleum （Beijing），Beijing 102249，China

Received:2021-09-23 Online:2022-02-26 Published:2022-02-23
Contact: MENG Xiaoyu E-mail:mengxy@cup.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

采用酸处理和聚乙烯亚胺（PEI）表面修饰两种方法对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行改性，将改性碳纳米管与聚酰胺11（PA11）熔融共混，制备了聚酰胺11/酸刻蚀碳纳米管（PA11/a?MWCNTs）和聚酰胺11/聚乙烯亚胺接枝碳纳米管（PA11/ PEI?MWCNTs）复合材料，并通过扫描电子显微镜（SEM）、热重分析仪（TG）、红外光谱仪（FTIR）、差示扫描量热仪（DSC）等对复合材料的微观形貌、分散性、热稳定性、结晶性能以及力学性能进行了表征。结果表明，通过PEI表面修饰的改性方法制备的复合材料的性能更加优异；当PEI?MWCNTs含量为3 %（质量分数，下同）时，PA11/ PEI?MWCNTs复合材料的拉伸强度为62.7 MPa，弹性模量为1 017 MPa，分别比纯PA11的提高了37 %和65 %，同时，其结晶度提高了14.6 %。

关键词: 聚酰胺11, 聚乙烯亚胺, 多壁碳纳米管, 复合材料

Abstract:

In this paper， two surface modification methods， acid treatment and polyethyleneimine （PEI） grafting， were employed to modify multi?walled carbon nanotubes （MWCNTs）. The resultant acid?etched MWCNTs （a?MWCNTs） and PEI?grafted MWCNTs （PEI?MWCNTs） were melt blended with polyamide 11 （PA11） to obtain the PA11/a?MWCNTs and PA11/PEI?MWCNTs composites. Their microscopic morphology， dispersibility， thermal stability， crystallinity and mechanical properties were investigated using scanning electron microscope， thermogravimetric analyzer， infrared spectrometer， and differential scanning calorimeter. The results indicated that the PA11/PEI?MWCNTs composites exhibited much better performance. When the content of PEI?MWCNTs was 3 wt%， the composites achieved tensile strength of 62.7 MPa and a Young’s modulus of 1 017 MPa， which are higher than pure PA11 by 37 % and 65 %， respectively. In addition， their degree of crystallinity increased by 14.6 %.

Key words: polyamide 11, polyethyleneimine, multi?walled carbon nanotube, composite material

中图分类号:

TQ328

李波, 龚军, 金学义, 孟晓宇. 碳纳米管改性方法对聚酰胺11性能影响研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 61-66.

LI Bo, GONG Jun, JIN Xueyi, MENG Xiaoyu. Effect of carbon nanotube modification method on properties of polyamide 11[J]. China Plastics, 2022, 36(2): 61-66.

图/表 7

图1 碳纳米管的SEM照片

Fig.1 SEM images of carbon nanotubes

图2 碳纳米管的FTIR谱图

Fig.2 Infrared spectra of carbon nanotubes

图3 碳纳米管的TG曲线

Fig.3 TG curves of carbon nanotubes

图4 复合材料的力学性能

Fig.4 Mechanical properties of the composites

图5 复合材料拉伸断面的SEM照片

Fig.5 SEM images of the stretched section of the composites

图6 PA11与不同复合材料的DSC曲线

Fig.6 DSC curves of PA11 and different composite materials

样品	熔点/℃	熔融焓/J·g^-1	结晶度/%
PA11	188.2	38.80	20.5
PA11/MWCNTs⁃0.3 %	189.6	48.26	25.5
PA11/a⁃MWCNTs⁃0.3 %	187.5	42.64	24.6
PA11/PEI⁃MWCNTs⁃0.3 %	189.4	42.37	23.5

表1 PA11与不同复合材料的结晶性能

Tab.1 Crystallization property of PA11 and different composite materials

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碳纳米管改性方法对聚酰胺11性能影响研究

Effect of carbon nanotube modification method on properties of polyamide 11

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