聚氨酯碳纳米管复合材料的研究进展.pdf

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1、专论 综述 合 成 橡 胶 工 业，2010 05 一 I5，33(3)：238 243 C H IN A SY NT H E TIC R U B BE R IN D U ST R Y 聚氨酯 碳纳米管复合材料的研究进展 谢然，赵 子明，党晓容(上海交通大学 化学化工学院，上海 2 0 0 2 4 0)摘 要：综述 了溶剂型聚氨 酯 碳 纳米 管复合材料的制备方法，以及物理机械性 能、电磁性 能、生物相 客性、耐热性和耐磨性等性能，简要介绍 了水性聚氨酯 碳纳米管复合材料 的制备及其性能，并提 出了聚 氨酯 碳纳米管复合材料 的研 究方 向。关键词：聚氨酯；碳纳米管；复合材料；制备；性能；综述

2、 中图分类号：T Q 3 2 3 8 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 0 1 2 5 5(2 0 1 0)O 3 0 2 3 8 0 6 聚氨 酯(P U)材料 是 一类 以多 异氰 酸 酯 与 多 元醇反应制得 的共聚物，具有高弹性、高弹性模 量、良好的挠 曲性以及耐磨、耐候、耐油脂、耐溶剂 等优 良性能，且产品形态多样，成型工艺简便，广 泛应用于机电、船舶、车辆、航空、轻工、纺织、土木 建筑等领域。根据制备时所用分散介质 的不同，可分 为溶剂 型和水 性 P U两大类，水性 P U较溶 剂 型 P U应用成本低，具有无毒、无污染、易施工、不 燃烧、强附着、耐溶剂、耐腐蚀等优 良特点，

3、显示出 广阔的市场前景，并有逐步取代溶 剂型 P u的趋 势。但 由于水性 P U材料 的强度不够高，耐水、耐 热、抗静电性能较差，同时水性 P u还存在着总固 物质 量分数低、干燥 时 间长、与基材 结合力 差等 缺 陷，从而限制了水性 P U的应用范围。因此，如何 通过 改性来 提高 P U综合 性 能 已引起 人们 的广泛 关注。通常使用蒙脱土类层状硅酸盐、碳酸钙、二 氧化硅 等无机 填料 以及有机 硅、环 氧树脂、丙烯酸 酯、淀粉，植物油等改善 P U的性能，但 由于改性 剂的添加量较多，对 P U的综合性能影响较大，且 不能赋 予 P U材 料 声、光、电、磁、热 等 方 面 的功

4、能，具有 一定 的局 限性。随着纳 米技术 的不断发展，利 用碳纳 米管(C N T s)制备聚合物 纳米复合材料逐渐成为近年 的研究热点之一。C N T s是 由单层或多层六角 网状石墨烯卷曲而成的具有螺旋周期管状结构的 纳米级材 料，根 据 石墨 烯 的片 层 数 可分 为 单壁 碳 纳米 管(S WN T s)和 多壁 碳 纳 米 管(MWN T s)。C N T s 因具有突出的综合力学性能，兼具金属材料 的导电导热性、陶瓷材料的耐热耐蚀性、纺织纤维 的柔软可编性及高分子材料 的易加工性，在聚 合物复合材料 的制备 中展示出很好的应用前景。因此，将 P u与 C N T s的优异性能结

5、合，不仅能够 赋予复合材料优异的力学、热学性能，而且还能使 其具有光学、吸波、导 电等特殊功能。1 溶剂 型 P u C N T s 复合材 料的制 备及性 能 特 殊 的结 构 特 征 使 得 C N T s 表 面 能 较 大，范 德华力作用强，粉体难于溶解分散，以致制约了其 在复合材料 中的应用。通过对 C N T s 表面进行适 当的物理、化学修饰，可减弱其团聚倾 向，提高分 散性及溶解度，同时保 留其特殊 的组成和结构。目前，P U C N T s 复合材料 的制备方法 主要有物理 共 混法 和原位 聚合法。1 1 制备 1 1 1 物 理共混 法 物理共混法制备 P U C N T

6、 s复合材料是指在 不破坏 C N T s结构的前提下，依靠物理作用直接 实现 C N T s和 P U的混合，它是最简单、常见 的方 法，可 以通 过溶 液、乳液、熔融 等方法来 进行，物理 共混可以通过机械搅拌等外力来实现，还可通过 超声波振荡辅助 C N T s 在 P U基体中的分散，共混 前通常需对 C N T s 进行表面改性，以提高 C N T s 与 P U基体的相容性。Ma 等 先将 C N T s超声处理并分散于溶剂 四氢 呋喃(T H F)中，再 与 P U 的 T H F N，N 一二 甲 收稿 日期：2 0 0 9 0 61 0；修订 日期：2 0 1 0一 O 1

7、2 0。作者简介：谢然(1 9 8 7 一)，男，本科。基金项 目：第 2届“国家 大学生 创新性 实验计 划”资 助项 目 (0 8 1 0 2 4 8 2 6)。通讯联系人。第 3期 谢然 等 聚氨 酯 碳纳米管复合材料 的研究进展 2 3 9 基甲酰胺(D MF)溶液混合后进行超声分散，制备 了 P U C N T s 复 合 材 料。当 C N T s用 量 为 8份 时(以 1 0 0份 P u计)，材 料 的弹 性 模 量 和 拉 伸 应 力 分别 提高 了 7 0 6 和 1 7 7 3 ，同 时 材 料 还 具 有 优良的电磁吸波特性。M o n d a l 等 将溶有 C N

8、 T s 的苯胺溶 液与溶 有 P U的 D MF溶 液混 合，得 到 P U C N T s 复合材料，用其作为复合织物涂层具有 透水性能 好、抗紫外 等优 点。S a h o o等 通 过溶 液共混 法 制备 了 P U C N T s复 合材 料。首 先 对 C N T s 进行 物理 包覆，在超 声辅 助下将 包 覆 了聚 吡 咯 的 C N T s 分 散在 D MF中，然后 向溶 液 中加 入 P U 并在超声下持续搅拌 1 h，得到的复合材料的混合 溶液可直接浇铸成膜。C h e n等 将经混合酸处理后的 C N T s 与热塑 性 P U混合 后 加 热 熔 融，采 用双 螺

9、杆 挤 出法 获 得 P U C N T s 复合 材 料，结 果 发 现。当 C N T s 质 量 分 数为 9 3 时，其在复合材料中可均匀分散，复合 材料的弹性模量和拉伸强度明显提高，其中弹性 模量由 4 9 6 MP a提高至 4 0 3 2 MP a，拉伸强度由 4 2 1 M P a提高至 1 1 0 7 MP a，而对材料的扯断伸 长率则影响较小。J i n等 首次采用 固相共融复 合法制备 了 P U C N T s复合膜：在不需 要加入溶 剂 或 活性 剂 的条 件 下，取 一 定量 的 C N T s和 纯 净 聚合物直接在高温(要求此温度下聚合物不会分 解)下搅拌熔融混

10、合，使 C N T s 在聚合物中分散均 匀，然后 在较 高温 度 下 和 81 0 M P a的气 压 下 直 接 压膜。此方 法 可 以避 免 制备过程 中溶剂 或表 面 活性剂对复合材料的污染，制得 的复合膜无断裂 和破 损，但 该 方法 的适用 范 围较为有 限，仅 适用 于 耐高温、不易分解的聚合物。J i a n g等 通过熔融 共混法制得 P U C N T s 复合材料，当 C N T s 用量为 4 0份时(以 1 0 0份 P U计)，复合材料 的模量及拉 伸强度与 P U相 比均显著增大，同时材料 的热学 性能及电导率也有不同程度的提高。物理共 混法 总 体 上说 比较

11、简单，材 料 的几 何 参数与体积分数易于控制，但 C N T s 与 P U基体之 间界面作 用 仍 然 较弱，分散 程 度 不 够完 善，当 C N T s 添加量较多时易发生团聚，影响复合材料的 性 能。不 同的共 混方法 对 复合材 料 的性 能造 成不 同的影响，如溶液共混过程 中残余溶剂不易 清除、熔融共混过程中可能造成聚合物降解等。1 1 2原位 聚 合法 P U C N T s 复合材料的原位聚合法是指在 P U 单体发生聚合反应 的过程 中加 入经表面改性 的 C N T s，经改性 的 C N T s 先均匀分散到 P u单体 中，与单体缩聚生成 P U的同时，在 引发剂的

12、作用下，改性 C N T s 表 面的活性官能 团(羧基、羰基、氯化 酰基、氨基等)与单体 也发生反应，从而制得复合 材 料；另外 也可将 经 过表 面改性 的 C N T s 先 与1种 单体反应，然后加入其他 P u单体，得到 P U C N T s 复合材 料。X i o n g等 在 聚 丙 烯 二 醇 上 接 枝 酰 氯 化 C N T s，随后与 聚丙烯 二醇及 异氰 酸酯 聚合得 到 P U C N T s 复合材 料。结果 表 明，C N T s 与 P U基体 问存在化学 键 的相互 作用，分散较 为均匀。X i a 等 将 羟基 官 能 化 C N T s 与 异氰 酸酯

13、反应，生成 接枝 C N T s的多 异 氰 酸酯，然 后 与 聚 醚 多元 醇反 应得到 P U C N T s 接枝聚合物，进而与 1，4 一丁二 醇、异氰 酸酯反应形成 P U C N T s P U接枝 聚合 物。S a h o o等 将 经 改 性 的 C N T s 直 接 加 入 到 由 异氰 酸酯 和二元 醇制 得 的预 聚 物 中，进 一步 聚合 制成 了交 联 的 P U C N T s纳 米 复 合 材 料。S o n g 等 首先通过表面改性在 C N T s 表面引入其端位 为羟基 的聚乳酸分子链，继而采用原位聚合法与 P U复合，制备 了具有生物降解 功能 的复合材

14、料。结果表明，C N T s 在材料 中分散均匀，复合材料的 耐热性能优异。G a o等 利用原位缩合 聚合 方 法，成 功实 现 了 聚脲 类 聚合 物对 C N T s的改性，可 通过单体异氰酸酯与胺 的比例在一定程度上调节 接枝率。这种含聚脲结构的 P U C N T s复合物可 用 作工 程塑料。与物理共混法相 比，原位 聚合法可有效提高 C N T s 与 P U界面的结合强度，改善 C N T s 在 P U中 的分 散 效 果。原 位 聚 合 反 应 的 优 点 是 保 证 了 C N T s 的分散稳定性，使之不易发生团聚。原位聚 合 反应 可在水 相或 油相 中进 行。1 1

15、 3 其 他方 法 P U C N T s 复合材料的制备还有其他方法，如 溶胶 一凝胶法，该法反应条件温和，C N T s 分散均 匀，但 母体 价格 昂贵 且有 毒，干燥过 程 中可能 导致 材料 收缩脆 裂，很 难 形成 大 面 积 或 较厚 的复 合 涂 层。另外化学气相沉积法、溶 液浇铸法 、乳液 浇铸法、静 电纺丝法制备 P U C N T s等研究也 已展开。K i m m e r 等 采用静 电纺丝法 分 别制得 了直径均为 3 5 0 n m的 P U和 P U C N T s 纤 维。结果发现，在 P U C N T s 纳米纤维结构中还包 含 了直 径为 2 04 0 n

16、 m 的 P u纤 维 网络，这是 由 于 C N T s 具 有 较 强 的导 电作 用，在静 电 纺 丝 过程 中可形成纳米电极，从而促进 了纳米 网络结构的 生成。合成橡胶工业 第 3 3卷 1 2 P U C N T s 复合材料 的性 能 1 2 1物理 机械性 能 R a h u l 等 在 P u中引入原始 的和酯功能化 处理 的 C N T s，所得 P U C N T s复合薄膜或纤维的 拉伸强度分别增加 了 4 6 和 1 0 4 ，剪切模 量也 各增加了2 1 5 和 2 5 0，而扯断伸长率则没有受 到影 响。显 然，经 酯 功 能 化 处 理 的 C N T s 复

17、合 材 料的性能获得了更大提高，这是因为功能化 C N T s 与基体具有更好的相容性，在基体中分散均匀且 有良好界面作用的结果。S a h o o等 通过溶液共 混法 制得 了 P U C N T s复合 材料，结 果表 明，当 C N T s 质量分数为 2 5 时，复合材料的拉伸强度 和模量分别提高近 2 0 0 和 3 7 ；经 9 0酸处理 1 0 m i n的 C N T s(质量分数为 4)所制得 P U复合 材料的模量 和拉伸强度分 别为纯 P U 的 3倍和 1 3倍，扯断伸长率下降近 4 0 ，而未改性 C N T s 也使 P U复合材料的初始模量提高接近 3倍，但 扯断

18、伸长率下降近 1 0 0。G u o 等 将原位聚合 法与溶液浇铸法相结合制得 P U C N T s 复合材料，结果表明，C N T s在基 体 中获得 了较好 的分散 效 果，当 C N T s 质量分数 为 1 时，复合材料 的拉伸 强度和弹性模量均提 高 9 0，扯断伸长率提 高 5 0 0，同时热稳定性也有所 提高。B l i g h e等 将聚乙二醇官能化 C N T s 分散在 P U基体中，所制 备复合膜材料的弹性模量提高 8 0 0；随着 C N T s 在 P U 中含 量 的增 大，复合 材 料 的柔顺 性 明显 降 低，因此 通 过 调 节 C N T s添 加 量可

19、制 得 不 同 物理 机械性 能 的复合膜 材料。1 2 2电磁性 能 复合材料的导 电性与其填料 自身的导电性、介电常数、长径 比等因素有着密切 的关系。相对 于一般的无机填料，C N T s 的高长径 比和高电导率 使 其在很 多聚合 物复合 材料 中具备很 低 的导 电逾 渗阈值(体积分数约为 0 0 1 一2 0 0 )，在很小 的体积分数时(小于 1 0 )，C N T s即可发生粒子 间 连 通，单 位 体 积 粒 子 密 度 大(1 0 6 1 0 8个 m )、单位体积粒子 比表面积大(1 0 1 0 I n m L)、粒子间距短(体积分数为 1 一 8 时约 1 05 0 n

20、 m)等特点使其成为导电复合材 料或抗静电复合材料的优质填料。L u o等 通 过 超声 波 将 C N T s 分 散在 P u的 羟基组分中，再加入 甲苯二异氰酸酯(T D I)原位 加成 聚合 后，C N T s嵌人 P U 的链结 构 中，由于 C N T s 对不同溶剂蒸气的响应性不 同，涂膜可通过 溶剂蒸气诱导感应 导电；同时 C N T s 还参与 了 P U 的相分离，C N T s 的有序排列使 P U软链段 中呈现 结 晶性。J a n g等 研 究 了 P U C N T s的电导率 和 导电逾渗阈值，结果发现，采用不 同酸(硝酸或王 水)处理的 C N T s 制得的

21、P U复合材料的逾渗阈值 为 0 5 8 1 0 4，且 导 电率 约为 1 0一 S c m。L e e等 首先用 混合酸处理 C N T s表面 以引入 一0 H、一c O 0 H等官能团，然后与二异氰 酸酯反 应生成 P U C N T s导电聚合物膜，结果发 现，P U C N T s 聚合物膜的电学性能与扯断伸长率存在 函 数关 系，即随着聚合物膜的伸长，电导率相应增 加。对 导 电性 而言，C N T s 在基 体 中 良好 的分散 有 利于达到尽可能低的逾渗 阈值，但同时 C N T s与 基体界面间的作用力不宜太大，以保证二者可在 ,f,J J n 电场 时易 于连 通。要 达

22、 到这 样 的 效果，一 方 面可以选择表面各向异性的 C N T s，使其在基体中 达到充分分散 的同时，二者之间有足够的空间回 应基体 的形变，以保证导 电通路的形成；另一方 面，选择适宜的树脂基体，使其加工时利于 C N T s 的分散，成型后与 C N T s 之问的作用力不致过强，从而利于 C N T s 之间作用形成导电通路。在导电 性改善方面，更多的研究倾 向于确保 C N T s在树 脂 中良好的分散性。将 C N T s的导电性和多嵌段 P U的热敏形状记 忆性相结合 即可制备电敏型形状记忆复合材料。含有小 分子扩 链剂 的多 嵌段 P U 由软 链段 和 硬链 段组成，用其

23、可制备热敏型形状记忆高分子材料。M e n g等 首先将 C N T s 分散于 D MF中，然后与 P U预聚体一起分散进行原位聚合，制备了具有热 敏形状记忆效应的 P U C N T s 复合膜，结果发现，由 于 C N T s 与 P U硬段具有较强的相互作用，当 C N T s 质量分数为 2 O 时，材料具有很好 的形变回复 率，而 当 C N T s 质 量 分数 为 3 0 时，C N T s 分散 效 果变差，使得形变回复率下降。Me n g等 进一步 采用原位聚合和熔融纺丝法分别合成了具有形状 记忆效应的复合材料纤维，结果发现，C N T s 沿轴向 取向使得材料的形变回复率

24、和回复力显著提高，这 可能是由于 C N T s 在伸张和弛豫的过程 中可以有 效地存储和释放内部弹性能量引起的。这为制造 高灵敏度的小型仪器提供了可能。C h o 等 将酸化处理 的 C N T s 与 P U通过溶 液混合法制备 了电敏形状记忆复合材料，通过外 加 电压而非直接加热使材料恢复原来的形状。结 果表明，当 C N T s 质量分数为 5 时，复合材料的 电导率可达 1 0 S c m，具有很好 的形状记忆功 第 3期 谢然等 聚氨酯 碳 纳米 管复合材料 的研究进展 能；当外 加 电压为 4 0 V时，复 合材 料 在 4 0 s 内 可 完全恢复为初始形状。电压激发形状记忆作

25、用依 赖于 C N T s的含量 及 其表 面 改善 度，表 面 改性 C N T s 复合物具有 1 0 4 的能量传递作用，从 而 使其对电敏感而具有形状 回复功能。S a h o o等 将强酸处 理的 C N T s加入到热 固 性 P U基体中，制得 了电敏型形状记忆材料，其形 状回复率达 8 0 以上，该复合材料可作为压电功 能材 料应 用，如 功 能型 电敏传感 器，还可 应用 于微 型传感等领域。将比表面大的微小导电填料分散于聚合物中 可产 生 电磁屏蔽(E M I S)作 用，能较好 地 吸 收一 般 频率范围的电磁波，且随着填料体积分数的增加，E MI S作 用 加强。P U

26、 C N T s复合 材 料 不仅 具 有 E M1 S作 用，克 服 了一般半 导体 填料 复合 物机 械 强 度低 的不 足，而且还 具有 可 塑性，便 于加 工 成 型。X i a等 以二 甲基硅氧烷作为软段合成 了聚脲型 P u，然后将其与 C N T s复合 制备 了 E MI S复合材 料，结果 表 明，随 着 C N T s含 量 及 材 料 厚 度 的增 加，复合 材 料 的 电磁 屏 蔽 作 用 明显 提 高。L i u 等 采用 溶液共 混 法制 得 了 P U C N T s复 合材 料，并研究 了复合材料 的电磁屏 蔽性能，结果表 明，C N T s 含量越大，复合材

27、料的电磁屏蔽效果越 好，当 C N T s 质量分数为 2 0 时，复合材料的电磁 屏蔽 性 能可达 1 7 d B。1 2 3其 他性 能 由于 C N T s 不 与生物 细胞 或组织 发 生反 应，具 有很好 的生 物相容性，因此用 其制备 的复合材 料在 与血液相 接 触 的 医 学领 域 也 有 很好 的应 用 前 景。Me n g等 通过溶液共混法制备 了 P U C N T s 复合 材料，结果表明，C N T s 的加入极大地改善了材料的 抗凝血功能，提 高了材料 的血 液相容性。C N T s 具有 良好的耐热性，其在真空状态下热 稳定性达到 2 8 0 0，因此在聚合物中加

28、入 C N T s 也可提 高聚合 物 的耐热 性。X i o n g等 通 过 原位 聚合法制得了 P U C N T s 复合材料。结果发现，由 于 C N T s 与 P U硬段通过化学键结合在一起，再加 上 C N T s优 良的热性能，复合材料 的热稳定性得 到了改善，且其玻璃化转变温度也得到了提高。C N T s 在提高增强材料的耐磨性方 面也有独 特的优势。S o n g等 分别 将 C N T s和异 氰酸根 官能化 C N T s 作为填料直接加人 P U涂料中，结果 表明，涂膜的表面摩擦系数降低，磨耗时间延长。由于 P U C N T s 定 向复合薄膜对太 阳光有较 强的

29、吸收和热传导作用，因此其可作为有效利用 太 阳能 的节 能材 料。N i n g等 采 用超 声波 将 C N T s 分散于热塑性 P U和 T H F混合液中，然后加 热蒸发溶剂得 P U C N T s 定 向复合膜。2 水 性 P U C N T s复合材 料的 制备及 性能 由于 C N T s 在 水性 P U 中的研 究 相对 较 少，主 要是通过直接分散或原位聚合法将表面接枝羧基 的 C N T s 引 入 P U 中 以 制 得 P U C N T s复 合 材 料。K u a n等 合成 了一种水性 P U C N T s纳米复合 材料，该法是用硫酸和硝酸的混合 酸在 C

30、N T s 表 面引入一c 0 0 H，然后 加 入 乙二 胺(E D A)以 引 入一N H ，再与 P U预 聚体上 的一N c O反应形成 共价键，或是一N H，与一 种带羧基的 P u预聚体 上 的一c O O H 结 合 形 成 离 子 键，使 得 C N T s在 水 性 P U链段 中有效地 分散。研 究 发现，当 C N T s 质 量分数为 4 时，以共价键结合了 C N T s的 P U复 合材料 的拉伸 强度 和模量 比未加 C N T s的水 性 P U分别提高了3 7 0 和 1 7 0 ；当 C N T s 质量分数 为 2 5 时，水性 P U C N T s 复

31、合材料的热稳定性 较水性 P U提高了2 6；以上 2种方法都可 以使 C N T s 在复合材料中均匀分散，但是 当 C N T s 与 P U 以共价键结合时，溶液的流体黏度较大，且热熔后 不分相；而当 C N T s 与 P U以离子键结合时溶液的 流体黏度较小，将成膜物质熔融后可再次成膜，但 熔 融过 程使得 离 子 键 遭 到破 坏，从 而 产 生 宏 观相 分 离。K w o n等 先将 C N T s用浓硝酸处理 0 5 h，使其表面带有一c O O H，再将 酸处理的 C N T s分散 于水性 P U制得复合材料。结果发现，C N T s 表面 的 O C(摩 尔 比)随 酸

32、 处 理 时 间 的 延 长 而 增 加，C N T s 的水接触角由 1 5。减小到 0，即浓硝酸处理 后 C N T s 的亲水 性 增 加，C N T s 与 水 性 P U 的相 容 性提高；随 C N T s 用量 的增加，微相分离程度明显 加大，在 C N T s 用量相等时，酸处理 C N T s 使 P U相 分离 程 度 较 未 处 理 C N T s更 大，这 是 由于 酸 处 理 C N T s 较 未处 理 的 C N T s具 有 更 大 极 性 和更 小 粒 径所致，因此其在复合物中的团聚现象明显减弱，在水性 P u中分散性较好。K w o n等 还进一步 研 究

33、了未 改 性 的 C N T s和羧 基 官 能 化 的 C N T s 对 P U C N T s 复合 材 料 性 能 的影 响。结 果 发 现，随着 羧基化 C N T s 含量 的增加，复合材料 的硬段玻璃 化温度升高；羧基化 C N T s 和未改性的 C N T s 制得 的 P U C N T s复合材料的涂膜初始拉伸模量和拉 伸强度与纯 P u相 比分别增加 了 1 9 和 2 2，拉 伸强度和扯断伸长率也都有不 同程度的提高；当 2 4 2 合成橡胶工业 第 3 3卷 C N T s 质量分数为 1 5 时，两者的电导率分别提 高了 8个和 9个数量级。Z h a n g等

34、分别将质量 分数为0 4 的羧基化 C N T s 分散在水性 P U中，通过乳液浇铸法制得 P U C N T s复合膜。结 果发 现，与未添加 C N T s的 P U膜相 比，复合膜的扯 断 伸长率随着羧基官能化 C N T s 加入量的增加而增 大；当羧基 官 能化 C N T s 质 量分 数 小 于 2 时，复 合膜的拉伸强度和结晶度均有所增加，而 当羧基 官能化 C N T s 质量分数不小于 2 时，复合膜的拉 伸强度有所下降；当羧基官能化 C N T s 质量分数 不大于 1 5 时，其可均匀分散在水性 P U中，而 超过此值时，羧基官能化 C N T s团聚现象 明显并 出

35、现宏观 的相分离。R a h m a n等 制 备 了 3种水 性 P U C N T s复合膜材料，并研究了在不 同 C N T s 和 2，2一二甲羟基丙酸(D MP A)配 比下复合材料 的性 能，结 果表 明，当 D MP A含量增 加时，C N T s 在 体系中的均匀程度明显增加，当 C N T s 质量分数分 别为 3 6 1，5 1 6，5 8 6，D MP A质 量分 数 为 0 5 0，1 0 0 ，1 5 0 时，复合膜可获得最佳的分 散效果，且具有很好的拉伸强度、弹性模量和粘接 强度，当 C N T s 质量分数为 1 5 、D MP A质量分数 为 5 8 6 时，复

36、合膜可获得最大粘接强度。3 结束语 C N T s 因具有极高的强度、优异的电磁性能和 热稳定性等性能，可以将其与 P U复合而实现2种 材料的优势互补，从而扩大 P U的应用范围。但 目前 P U C N T s复合材料还多处于实验室研究阶 段，且存在许 多问题，如 C N T s易发生 团聚，难 以 分散；相 对 于非 极 性 聚合 物 而 言，极 性 P U 与 C N T s 的亲和力相对较好，但仍不能达到很理想的 要求。因此，在 P U C N T s 复合材料由实验研究转 向工业化过程中，还存在许多问题：如何控制复合 材料 制备 过程 中 C N T s 的分散 与 团聚；P U和

37、 C N T s 的相互作用机理、结构表征、结构与物理性能之间 的关系仍然没有系统的研究结论；P U C N T s 复合 材料的制备工艺还不够深人和全面等，这 也成为 P U C N T s 复合材料今后 的研究重点。参考文献：I I ij i ma S H e l i c a l m i c r o t u b u l e s o f g r a p h i t i c c a r b o n J Na t u r e，1 9 9 1，3 5 4(1)：5 6 3 8 2 Wa n g Z o n g h u a，L u o G u o a n，C h e n J i a n f a n

38、g，e t a 1 C a r b o n n a n o tu b e s a s s e p a r a t i o n c a r r i e r i n c a p i l l a r y e l e c t r o p h o r e s i s J E l e e t r o p h o r e s i s，2 0 0 3，2 4(2 4)：4 1 8 1 4 1 8 8 3 Ma C h e n C h i M，Hu a n g Y u a n L i，K u a n H s u-C h i a n g，e t a 1 P r e p a r a t i o n a n d e

39、l e c t r o ma g n e t i c i n t e rfe r e n c e s h i e l d i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f n o v e l c a r b o n n a n 0 t u b e 8 i l 0 x a n e p o I y(u rea u re-t h a n e)n a n o c o m p o s i t e s J J P o l y m S c i P o l y m P h y s，2 0 0 5，4 3 (4)：3 4 53 5 8 4】Mo n d a l S，Hu J L A

40、 n o v e l a p p r o a c h t o e x c e l l e n t U V p r o t e c t i n g c o t t o n f a b ric wi t h f u n c t i o n a l i z e d MW N T c o n t a i n i n g wa t e r v a p o r p e r me a b l e P U c o a t i n g J J A p p l P o ly m S c i，2 0 0 7，1 0 3 (5)：3 3 7 0 3 3 7 6 5 S a h o o N G，J u n g Y C，

41、Y o o H J，e t a 1 I n fl u e n c e o f c a r b o n n a n o t u h c s a n d p o l y p y r rol e o n t h e t h e r ma l，me c h a n i c a l a n d e l e c t r o a c t i v e s h a p e me mo ry p r o p e r t i e s o f p o l y u r e t h a n e n a n o c o mp o s-i t e s J C o mp o s S c i T e c h n o l，2 0

42、0 7，6 7(9)：1 9 2 01 9 2 9 6 C h e n We i，T a o X i a o m i n g，L i u Yu y a n g C a o n n a n o t u b e r e i n-f o r c e d p o l y u r e t h a n e c o m p o s i t e fi b e r s J C o mp o s S c i T e c h n o l，2 0 0 6，6 6(1 5)：3 0 2 9 3 0 3 4 7 J i n Z e n g x i，P r a m o d a K P，X u G u o q i n g，e

43、 t a 1 D y n a m i c me-c h a n i c a l b e h a v i o r o f me l t p mc e s s e d mu l t i-w a l l e d c a r b o n n a n o t u b e s p o l y u r e t h a n e c o m p o s i t e s J C h e m P h y s L e t t。2 0 0 1，3 3 7 (1 2 3)：4 3 4 9 8 J i a n g F e n g d a n，Wu S i z h u，We i Y o n g j i，e t a 1 T h

44、 e s t u d y o n t h e mi c r o s t r u c t u r e s a n d h i g h p e rfo rm a n c e s o f me l t b l e n d i n g p o l y u r e t h a n e m u l t i-w a l l e d c a r b o n n a n o t u h e s c o m p o s i te s J P o l y m C o m po s，2 0 0 8，1 6(8)：5 0 95 1 8 9 S a i t o Y，H a t a K，T a k a k u r a A，

45、e t a 1 T s u k u b a s y m p o s i u m o n c a r b o n n a n o t u b e i n c o mme mo r a t i o n o f t h e l O t h a n n i v e r s a r y o f i t s d i s c o v e r y J P h y s i c a B：C o n d e n s e d Ma t t e r，2 0 0 2，3 2 3：3 0 3 7 1 0 G o j n y F H，N a s t a l c z y k J，R o s l a n i e c Z，e t

46、a L S u rf a c e m o d i fle d mu l t i wa l l e d c a r b o n n a n o t u b e s i n CN Ts e p o x y-c o mp o s i t e s J ，C h e m P h y s L e t t，2 0 0 3，3 7 0(5 6)：8 2 0 8 2 4 1 1】A n d r e w s R，We i s e n b e r g e r M C C a r b o n n a n o t u b e p o l y me r c o mp o s i t e s J C u r r e n t

47、 O p i n i o n i n S o l i d S t a t eMa t e ri a l s S c i e n c e，2 0 0 4，8(1)：3 1 3 7 1 2 X i o n g J i a w e n，Z h o u D o n g s h e n g，Z h e n g Z h e n，e t a 1 F a h ri c a-t i o n a n d d i s t rib u t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f p o l y u r e t h a n e s i n g l e-wa l l e d c a

48、 r b o n n a n o t u b e c o mp o s i t e wi t h a n i s o tr o p i c s t r u c t u r e J P o l y m e r，2 0 0 6，4 7(6)：1 7 6 31 7 6 6 1 3 X i a He s h e n g，S o n g Me，J i n J i e，e t a 1 P o l y(p r o p y l e n e g l y-c o 1)一 g r a f t e d m u l t i w a l l e d c a r b o n n a n o t u b e p o l y

49、u r e t h a n e J Ma c r o m o l C h o re P h y s i c。2 0 0 6，2 0 7(2 1)：1 9 4 51 9 5 2 1 4 S o n g We n h u i，Ni Q i u p i n g，Z h e n g Z h e n，e t a 1 T h e p r e p a r a-t i o n o f b i o d e g r a d a b l e p o l y u r e t h a n e c a r b o n u a n o t u b e c o mp o s i t e b a s e d o n i n s

50、 i t u c r o s s l i n k i n g J P o l y m A d v a n T e e h n o l，2 0 0 9，2 0(3)：3 2 73 3 1 1 5 G a o C h a o，J i n Y i z h e n g，K o n g H a o，e t a 1 P o l y u r e a f u n c t io n Mi r e d mu h i wa l l e d c a r b o n n a n o t u h e s：S y n t h e s i s，mo r p h o l 0 g y，a n d r a ma n s p e c