表面改性碳纳米管的制备与性能研究

王 晗，张永章，肖建斌

（青岛科技大学 橡塑材料与工程教育部重点实验室，山东 青岛 266042）

碳纳米管（CNTs）是一种结构特殊、导电和导热能力强、力学性能优异的新型材料，广泛应用于电学领域[1-2]，也越来越多地用于海水淡化和环保材料制备等[3-4]。但是CNTs与橡胶基体相容性差，不易分散，因此CNTs不能直接作为填料加入橡胶中。这主要有两个原因：一是CNTs表面活性基团较少，无法与橡胶基体产生强的相互作用；二是CNTs的表面能极高，易发生团聚，CNTs聚集体尺寸大，CNTs/橡胶复合材料在受力过程中容易产生应力集中点，交联网络遭到破坏，使复合材料出现缺陷，力学性能下降[5]。这也是CNTs应用过程中必须要解决的两个问题。

本工作分别采用丙烯酸法和偶联剂法对CNTs进行表面改性，并将改性CNTs加入丁腈橡胶（NBR）中，研究不同方法改性CNTs对NBR胶料性能的影响，以选择更好的CNTs改性方法。

1 实验

1.1 主要原材料

NBR，牌号1846，朗盛（南通）化学工业有限公司产品；CNTs，牌号GTR-300，长径比为800～1 000，青岛泰歌新材料科技有限公司产品；炭黑N550，上海卡博特化工有限公司产品；白炭黑，牌号1165MP，索尔维（青岛）精细化工有限公司产品；α-甲基丙烯酸，西安天茂化工有限公司产品；偶联剂Si69，市售工业品。

1.2 主要设备和仪器

SHR-5A型高速混合搅拌机，张家港市万凯机械有限公司产品；XSM-500型转矩流变仪，上海科创橡塑机械设备有限公司产品；X（S）K-160型开炼机，上海双翼橡塑机械股份有限公司产品；GT-M2000-A型无转子硫化仪、AI-7000-M型电子拉力试验机和GT-7012-D型DIN磨耗试验机，中国台湾高铁科技股份有限公司产品；……