纳米银线表面官能化/环氧树脂基抗静电纳米复合材料的研究

作     者：赵腾云 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：励杭泉

授予年度：2016年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0702[理学-物理学] 

主      题：纳米银线 表面官能化 抗静电性能 导热性能 拉伸性能 纳米复合材料 

摘      要：近十年来,聚合物纳米复合材料迅速发展,成为一门新起的交叉科学。由于聚合物基纳米复合材料具有常规聚合物材料所没有结构和形态,与此同时,较之普通的,单一的聚合物材料,聚合物基纳米复合材料,普遍具有更优异的热力学性能,因而显示出更重要的科研意义和更广阔的应用前景。本文通过对纳米银线的表面官能化,使纳米银线和环氧树脂基体通过化学键连接,降低了二者的接触电阻,增强了纳米银线在环氧树脂基体中的分散性,从而大大提升了复合材料的导电和导热性能,从而制备高性能的抗静电纳米复合材料。1、首先利用多元醇法,在最佳的反应条件下制备高长径比的一维纳米银线。通过巯基乙酸中的硫醇键与纳米金属银的配位作用,从而对纳米银线进行初步的表面官能化,使其表面带有羧基基团,以便增强纳米银线的表面反应活性。随后通过酰胺反应,将三乙烯四胺成功的修饰在纳米银线表面。利用高分辨透射电镜、红外-可见消光谱仪、紫外-可见消光仪、EDS、X射线衍射、扫描电镜、热重分析仪对表面官能化后的纳米银线的形貌结构、结晶行为、力学性能以及热稳定性能进行了系统的研究。2、将三乙烯四胺接枝到纳米银线的表面,从而引入高活性的氨基基团,与此同时,三乙烯四胺也是本文采用的三乙烯四胺的固化剂。通过氨基基团与环氧树脂基体中环氧基团的反应,使得纳米银线和环氧树脂基体通过化学键键合,因此大大的提升了纳米银线在树脂基体中的分散性,有助于在复合材料的内部形成更完整的导电网络,大幅度的提高复合材料的抗静电性能。实验表明,与纯净的纳米银线填充后的复合材料相比,经表面官能化后的纳米复合材料的流渗阈值下降到了0.5Vt%,此时的表面电阻率为1.24×10～5Ω。同时在填充量达到10Vt%时,纳米复合材料的导热系数也上升到了0.67 W/m·k。最后将使用表面官能化后的纳米银线填充环氧树脂基体,得到除了抗静电性能以及导热性能较好的纳米复合材料以外,还能进一步的改善纳米复合材料的机械性能,样品的拉伸膜量能够在在体积添加量为1.5%时其数值能够达到1122MPa。