聚乙烯醇与碳纳米管共混体系的薄膜材料制备及其性能研究

摘要

聚乙烯醇（PVA）是一种亲水性优良，生物相容性好的水溶性高分子，具有化学稳定性好、成膜性好等优点，在服装、包装等领域有着广泛的应用。碳纳米管（CNTs）作为一种纳米材料，在力学、电学以及热学方面具有独特的性能，从而被广泛地研究。但是作为纳米材料的碳纳米管，团聚现象严重，不利于充分发挥其本身的性能。本文从提高碳纳米管的分散性出发，采用了不同的方法对碳纳米管进行了处理，并且将其与聚乙烯醇共混制各成薄膜，对各种碳纳米管制备的薄膜的结构与性能进行了系统的研究。主要进行了以下三个方面的工作：
　　 （1）含有银修饰的碳纳米管的聚乙烯醇薄膜的研究。将碳纳米管进行混酸处理后与银氨溶液混合，之后离心分离出碳纳米管，加热获得银修饰的碳纳米管纳米复合材料。然后将其与聚乙烯醇共混，制备成膜。通过对薄膜的表面形态、拉伸强度、电导率、热性能的研究，发现含有银修饰的碳纳米管纳米复合材料的聚乙烯醇薄膜的电导率最高，但其拉伸强度相对于含有未处理的碳纳米管、混酸处理后的碳纳米管较低。
　　 （2）含有十二烷基苯磺酸钠（SDBS）与碳纳米管的聚乙烯醇薄膜的研究。采用了表面活性剂十二烷基苯环酸钠对碳纳米管进行分散，并将其与聚乙烯醇共混制备成薄膜。通过研究薄膜的表面形态、拉伸强度、电导率以及热性能，发现十二烷基苯磺酸钠提高了碳纳米管的分散性。共混薄膜的拉伸强度、电导率都随着碳纳米管或十二烷基苯磺酸钠的含量增加而提高。
　　 （3）含有氢氧化钾（KOH）处理的碳纳米管的聚乙烯醇薄膜的研究。采用了氢氧化钾对碳纳米管进行了二次处理，发现经过氢氧化钾处理的碳纳米管在水中分散更加稳定。之后，将氢氧化钾处理后的碳纳米管与聚乙烯醇共混制备薄膜。研究发现，随着氢氧化钾处理后的碳纳米管的含量增加，聚乙烯醇薄膜的拉伸强度、电导率、热性能都有所提高。