喬晉忠, 王 通, 酒紅芳

(中北大學(xué)理學(xué)院,山西 太原 030051)

聚碳酸酯/碳納米管納米復(fù)合材料研究進展

喬晉忠, 王 通, 酒紅芳

(中北大學(xué)理學(xué)院,山西 太原 030051)

綜述了聚碳酸酯(PC)/碳納米管(CNT)納米復(fù)合材料研究的最新進展。介紹了PC/CNT納米復(fù)合材料的制備方法、CNT在PC中的分散和網(wǎng)絡(luò)形成機理以及CNT對PC/CNT納米復(fù)合材料的電性能、力學(xué)性能、流變性能的影響。

碳納米管;聚碳酸酯;納米復(fù)合材料

引 言

聚碳酸酯(PC)是一種綜合性能優(yōu)良的熱塑性工程材料,因其主鏈由柔軟的碳酸酯鏈與剛性的苯環(huán)相連接,使之具有良好的電絕緣性、較寬的使用溫度范圍、良好的尺寸穩(wěn)定性以及優(yōu)異的抗沖擊性能,被廣泛應(yīng)用于電子、電器、汽車工業(yè)、機械制造、包裝材料、醫(yī)療器械和日用品等方面[1]。但PC存在熔體黏度大、加工流動性差、成型困難、容易產(chǎn)生應(yīng)力開裂、耐溶劑性差和易降解等缺點,常用填充改性來改善其力學(xué)性能及其他性能,以擴大其應(yīng)用領(lǐng)域。碳納米管(CNT)[2]作為一種奇特的納米材料,具有獨特的結(jié)構(gòu)及力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)和化學(xué)性質(zhì)[3],在材料科學(xué)、傳感技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)等方面有著廣泛的應(yīng)用前景[4],可作為工程材料的增強相[5],制作各種分子器件[6],生物/化學(xué)傳感器,分子探針[7]以及儲氫、儲能材料[8]等,受到科學(xué)界的廣泛關(guān)注。PC/ CNT納米復(fù)合材料的制備是近些年來興起的PC填充改性領(lǐng)域的熱點之一。

1 PC/CNT納米復(fù)合材料的制備

若要最大程度地利用碳納米管的優(yōu)異性能,就必須使碳納米管在聚合物基體中達到有效的分散,以便增強CNT與基體之間的界面作用。PC/CNT復(fù)合材料常用的加工方法主要有溶液混合法和熔融混合法2種。對CNT進行一定的表面改性,能進一步改善CNT與PC基體的界面結(jié)合力和相容性。CNT的表面改性可以分為非共價功能法[9,10]和共價功能法[11,12]。Chen等[12]采用共價功能法對單體碳納米管(S WNT)進行表面處理,利用強酸氧化S WNT,在其表面引入羧基,利用氯化亞砜將羧基轉(zhuǎn)化為酰氯,通過羧基和氨基的反應(yīng)在S WNT的端頭引入十八烷基胺和對十四烷基苯胺。經(jīng)表面處理過的S WNT可溶于氯仿、二氯甲烷及芳香族溶劑等多種有機溶劑。不論是采用哪種加工方法,都需要通過工藝條件的控制對CNT在聚合物基體中的團聚體進行一定的剝離。只有這樣,才能達到均勻分散、發(fā)生一定取向或提高界面親和性的目的。

1.1 溶液混合法

Ki m等[9]制備了聚合度不同的2種共聚物poly (3-hexylthiophene)-g-polycaprolactones(P3HT-g-PCLs),并將其作為雙酚A型聚碳酸酯(PC)/MWNT復(fù)合材料的增溶劑。當加了增溶劑P3HT-g-PCLs后,場發(fā)射掃描電鏡和熔體流變儀的表征表明,納米管均勻地分散到了PC基體中。Singh等[13]將CNT用質(zhì)量分數(shù)為35%的HNO3回流提純,配制成水溶液,在強力攪拌下于100℃緩慢倒入二氯苯中,進行溶劑交換(用時3 h)。將CNT的二氯苯溶液于100℃下加入PC的二氯苯溶液中,PC/CNT的二氯苯溶液熱撒在光滑的鋁片表面成膜,120℃下干燥3 h。趁膜未完全干燥時將溫度升至150℃(比PC玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高5℃),繼續(xù)干燥,可得到CNT質(zhì)量分數(shù)為0.06%～0.25%的透明薄膜。Li等[14-16]將HNO3純化的多壁碳納米管(MWNT)溶于油和乙醇的混合溶劑中,超聲波分散均勻后,將乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)溶于MWNT的溶液中,攪拌和超聲波分散均勻;將該溶液用乙醇絮凝,過濾,干燥,得到MWNT質(zhì)量分數(shù)為20%的EVA/MWNT母料;將母料和PC熔融共混,得到EVA/MWNT/PC混合物[m(EVA)∶m(MWNT)∶m(PC)=20∶5∶75],該混合物中MWNT仍分散均勻;采用動態(tài)注射包裝成型工藝,將此混合物和聚乙烯(PE)熔融共混,得到MWNT增強PC微纖維的PC/PE[m(EVA)∶m(MWNT)∶m(PC)∶m(PE)=2.0∶0.5∶7.5∶90.0]復(fù)合材料。復(fù)合材料中PC/MWNT填充體系原位合成纖維,PC微纖維是核殼結(jié)構(gòu),MWNT分布在PC微纖維中并沿纖維軸向排列,EVA改善了MWNT與PC、PC微纖維與PE之間的相容性。

1.2 熔融混合法

2003年,Sennettl等[17]首次采用雙螺桿擠出機制備了分散良好的PC/CNT填充體系。Abbasi等[18]用熔融混合工藝稀釋含質(zhì)量分數(shù)為15%納米管的母料,并制備了多種樣品。通過對工藝條件的控制,CNT不但能在PC中達到良好的分散,而且能達到不同程度的取向,這些都有利于提高復(fù)合材料的電學(xué)性能和力學(xué)性能。Pegel等[19]通過小尺寸混煉機制備了3種PC/MWNT復(fù)合材料,并對質(zhì)量分數(shù)為0.875%MWNT樣品的熔融加工條件和MWNT的分散與分布之間的相互關(guān)系進行了研究,發(fā)現(xiàn)在高剪切力的情況下,能使MWNT得到較好的分散。這是因為,高剪切力有利于MWNT的解、纏結(jié),并能抑制二次團聚現(xiàn)象。在低剪切力下,觀察到被分散的MWNT又發(fā)生了團聚現(xiàn)象。

2 PC/CNT的分散和網(wǎng)絡(luò)形成機理

用CNT填充改性聚合物,主要是實現(xiàn)CNT在聚合物基體中的良好分散和形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。只有達到預(yù)定的分散程度和形成特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),才能賦予復(fù)合材料特殊的性能。根據(jù)性能要求的不同,需要形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也有較大的差異[20]。

Skipa等[20]通過在穩(wěn)定剪切和靜態(tài)熔融體條件下對電導(dǎo)率和流變學(xué)性質(zhì)的時間分辨測量,研究了MWNT在PC熔體中的剪切誘導(dǎo)導(dǎo)電填充網(wǎng)絡(luò)和力學(xué)填充網(wǎng)絡(luò)的破壞與形成。觀察到CNT分散良好的熔融體具有剪切誘導(dǎo)的絕緣體—導(dǎo)體轉(zhuǎn)變,這是納米管的團聚和團聚體相互連接形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)所致;在穩(wěn)定剪切過程中,剪切模量急劇下降與納米管的團聚導(dǎo)致機械性能增強幅度下降相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)說明,導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和機械增強網(wǎng)絡(luò)在本質(zhì)上是有實質(zhì)性區(qū)別的。一定時間的穩(wěn)定剪切后,填充網(wǎng)絡(luò)逐漸達到了穩(wěn)定狀態(tài)。實驗表明,這種漸進關(guān)系與穩(wěn)定剪切誘發(fā)的破壞及建立效應(yīng)的相互作用有關(guān)。該研究提出了適用于剪切依賴的破壞與建立網(wǎng)絡(luò)的填充體的電導(dǎo)率模型(穩(wěn)定剪切的動力學(xué)方程)。

Alig等[21]結(jié)合電導(dǎo)率電譜和動態(tài)力學(xué)分析,研究了多壁碳納米管在PC聚合物基體中網(wǎng)絡(luò)的形成與破壞機理,同時進行了電導(dǎo)率、介電常數(shù)和動態(tài)剪切模量的時間分辨測定,得出電導(dǎo)率和剪切模量G′的變化是由于聚集體的破壞和再形成所造成的,并假設(shè)這些聚集體充滿了疏松的納米管球體物質(zhì)。

Pegel等[19]通過混煉機制備了3種PC/MWNT復(fù)合材料,經(jīng)透射電鏡(TEM)揭示了3種不同分散性能的MWNT復(fù)合材料在分散過程中表現(xiàn)出的很大差異。結(jié)果表明,在熔融混合過程中,僅高剪切力的情況下能使MWNT得到合適的分散。這是因為,高剪切力有利于MWNT的解、纏結(jié),并能抑制二次團聚現(xiàn)象。在低剪切力下觀察到,被分散的MWNT又發(fā)生了團聚現(xiàn)象。在熱壓過程中,可以通過改變加工條件,如熔體溫度和壓制速率,來控制MWNT的取向或網(wǎng)絡(luò)形成以及由此決定的電導(dǎo)率。通過介電譜得出,一定的納米管聚集能增強電滲透網(wǎng)絡(luò)的形成。他們[22]還通過TEM照片的統(tǒng)計方法進行了CNT在PC復(fù)合材料中的分散、分布和取向的定量化研究,發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料依賴加工參數(shù)的不同展現(xiàn)出不同的微觀結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì);借助體視學(xué)方法進行三維纖維系統(tǒng)的投影,估測了TEM樣品的CNT含量;用形態(tài)學(xué)函數(shù)對CNT團簇之間的團聚傾向和特征距離進行了定量化評測,從而引入了相關(guān)函數(shù),獲得了在均相壓縮模型的樣品中CNT團簇的定量化測定。

Kasaliwal等[23]用熔融混合法制備PC/CNT復(fù)合材料,并對其分散過程進行了研究。填充物聚集體是按照破裂和侵蝕機理進行分散的,且破裂和侵蝕往往是同時發(fā)生的。不同混煉時間的MWNT聚集體的狀態(tài)用光學(xué)投射顯微鏡對聚集體面積比和粒徑分布的定量分析進行了表征。用模型估測了分散過程中破裂和侵蝕機理的分數(shù)比例。在低混合速率下,分散過程由2種機理共同控制,隨著混合速率的加快,破裂機理逐漸成為主導(dǎo)。

3 PC/CNT納米復(fù)合材料性能

3.1 電性能

CNT/聚合物復(fù)合材料具有電滲流行為,加入少量的CNT就能大大提高復(fù)合材料的電導(dǎo)率。電導(dǎo)率的提升在很大程度上取決于CNT在基體中導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu),因此CNT/PC材料的電導(dǎo)率依賴于加工條件[24]、CNT的添加量、CNT的解纏程度、分散性和取向度[18]等因素。

Kim等[9]將P3HT-g-PCLs作為增溶劑添加到溶液共混法制備的PC/CNT材料中,通過場發(fā)射掃描電鏡和熔體流變儀的表征,證明納米管均勻地分散到了PC基體中,只需要少量的增溶劑P3HT-g-PCLs,復(fù)合材料的電性能和力學(xué)性質(zhì)就能獲得很大的提高。2種聚合度的增溶劑相比,使用低聚合度增溶劑比高聚合度增溶劑分散得更均勻。熒光光譜證實,低聚合度的增溶劑與MWNTs的π-π鍵相互作用強于高聚合度增溶劑與MWNTs的π-π鍵相互作用,其分散更均勻。

Jin等[25]通過沉淀法制備了PC/MWNT復(fù)合材料,研究了復(fù)合材料的表面電阻率和流變性質(zhì)。在MWNT體積分數(shù)低于0.91%的條件下,復(fù)合材料的表面電阻率閾值隨著MWNT含量的增加而降低。未經(jīng)改性的原始碳納米管能夠在保持較低導(dǎo)電填充物濃度下保證材料表面電阻率的閾值下降。

Villmow等[24]通過注射成型制備了質(zhì)量分數(shù)為2%和5%的MWNT/PC復(fù)合材料,設(shè)計了4因素-2水平實驗來評估保壓壓力、注射速率、模溫、熔體溫度對表面電阻率和體積電阻率的影響。2種復(fù)合材料的電阻率之差最大達到了6個數(shù)量級。其最大影響因素是注射速率,其次是熔體溫度和二者的共同作用,它們內(nèi)部的局部電阻率之差為5個數(shù)量級。TEM研究表明,在高注射速率和低熔體溫度條件下,表層的納米管高度取向;在低注射速率和高熔體溫度時,即使在表層區(qū)域,納米管也呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

Abbasi等[18]研究了PC/MWNT復(fù)合材料中流場和變形速率對納米管的取向和復(fù)合材料的電學(xué)、力學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明,通過改變工藝條件能使CNT從無規(guī)取向到高度取向變化,CNT的高度取向?qū)е铝穗姖B流閾值的顯著升高。他們提出了一個關(guān)聯(lián)滲流閾值和CNT取向度的冪率公式,經(jīng)拉曼分析得出公式估算的滲流閾值,指數(shù)q隨著納米管取向度的增加而顯著提高。

3.2 力學(xué)性能

PC/CNT納米復(fù)合材料力學(xué)性能改性時,CNT能提供應(yīng)力轉(zhuǎn)移點,力學(xué)性能的提高程度取決于CNT在基體中的分散程度和與基體的界面結(jié)合力大小。同時,CNT的取向程度及在聚合物中的摩擦滑動也能改善復(fù)合材料的分散能量響應(yīng),有利于提高PC的力學(xué)性能。

Chen等[26]通過大尺寸擠出機制備了PC/ MWNT的復(fù)合材料。結(jié)果表明,質(zhì)量分數(shù)為1%的MWNT添加量比純PC的拉伸強度提高4.5%,彈性模量也隨著MWNT添加量的增加而顯著提高。電阻率的測量顯示,在MWNT添加質(zhì)量分數(shù)為5% (體積分數(shù)3.4%)時出現(xiàn)了滲流現(xiàn)象。CNT作為增強劑或?qū)щ娞盍细男孕Ч陆档脑蚩赡苁?CNT的添加量較多或CNT被切短引起復(fù)合材料流動性下降。

Liu等[27]研究了用雙螺桿擠出機技術(shù)制備的PC/MWNT復(fù)合材料的本體力學(xué)性質(zhì)。實驗表明,材料的表面機械性能(如耐磨性和硬度)在MWNT添加質(zhì)量分數(shù)達到5%時出現(xiàn)了明顯的增強。掃描電鏡(SEM)觀察證實,PC耐磨性增強了。在本體的機械性能方面(如拉伸強度和彎曲強度),發(fā)現(xiàn)在納米管的添加質(zhì)量分數(shù)為3%時具有最好的拉伸強度和彎曲強度,說明納米管與PC基體達到了良好的相容性,其原因在于納米管與PC分子中芳香環(huán)的π-π鍵發(fā)生相互作用。從TEM照片中觀察到,當添加質(zhì)量分數(shù)達到5%時出現(xiàn)了團聚現(xiàn)象,導(dǎo)致拉伸強度和彎曲強度明顯下降。

Potschke等[28,29]采用母料稀釋法制備PC/ MWNT納米復(fù)合材料,將納米復(fù)合材料溶于氯仿制備納米復(fù)合材料質(zhì)量分數(shù)為4%的紡絲溶液。紡絲溶液經(jīng)24 h強力攪拌和30 min超聲波分散均勻,再采用靜電紡絲設(shè)備制備超高孔量的多孔性PC/ MWNT納米復(fù)合纖維。研究表明,CNT嵌入PC基體中形成良好的界面結(jié)合力,并沿著纖維的軸向取向排列,有利于力學(xué)負荷從聚合物基體向CNT轉(zhuǎn)移,纖維表面的納米孔隙提供塑性變形的應(yīng)力集中點,促使拉伸過程形成“納米細頸”,CNT在纖維中的滑動有利于增強復(fù)合纖維的斷裂應(yīng)變能力,促使形成強度高、韌性好的復(fù)合纖維。

Sharma等[30]研究了外加磁場取向的CNT/PC復(fù)合材料的性質(zhì),通過超聲分散將質(zhì)量分數(shù)為0.1%的S WNT和MWNT分散到了PC基體中,并用紅外光譜、氣體滲透、拉曼光譜、電學(xué)和力學(xué)性能測試對復(fù)合材料進行了表征。拉曼光譜分析提供了CNTs在PC基體中的取向程度;動態(tài)力學(xué)分析(DMA)測試表明,經(jīng)磁場誘導(dǎo)取向的復(fù)合材料能有效增強力學(xué)性能。

3.3 流變性能

CNT用量增加能增強PC的動態(tài)模量和熔體黏度,而CNT分散性增強能提高PC的動態(tài)模量并降低PC的熔體黏度。PC/CNT復(fù)合材料的流變性能同時受到CNT的分散程度、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、CNT與PC間界面結(jié)合力等因素的影響。

Jin等[25]研究了沉淀法制備的PC/MWNT復(fù)合材料,發(fā)現(xiàn)在穩(wěn)定剪切黏度下,隨著剪切應(yīng)力的變化出現(xiàn)了屈服行為,復(fù)合材料的黏彈性低于純PC的黏彈性。其原因可解釋為,黏彈性的下降源于復(fù)合材料中PC分子的機動性增加以及復(fù)合材料的自由體積增加。復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的降低與此解釋一致。Abbasi等[18]進行了PC/MWNT復(fù)合材料在高剪切速率下的流變學(xué)測量,表明其黏彈性行為發(fā)生了極大的變化。復(fù)合材料的黏彈性顯著降低,而滲流閾值顯著升高。

Potschke等[31,32]發(fā)現(xiàn),260℃下PC/MWNT復(fù)合體系的流變滲流閾值與導(dǎo)電滲流閾值一致,此時的w(MWNT)為1%～2%;w(MWNT)>2%的填充體系的黏度隨頻率下降趨勢比低填充體系大,并且在低頻區(qū)表現(xiàn)出非牛頓流變行為;低頻區(qū)黏度-組分曲線在w(MWNT)=2%處出現(xiàn)了跳躍式增加。PC/ MWNT復(fù)合體系的流變滲流閾值與溫度有關(guān),當溫度在170℃～280℃時,該流變滲流閾值在0.5%～5.0%變化。研究認為,這種溫度依賴關(guān)系不能用經(jīng)典的液-固轉(zhuǎn)變理論解釋,它與CNT-PC間形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān),大分子鏈的結(jié)構(gòu)特征和流動性及CNT內(nèi)部的最短距離受溫度的影響。

4 結(jié)語

CNT填充改性PC能提高復(fù)合材料的力學(xué)性能、流變性能,并賦予其特殊的電性能,進一步擴大了PC的應(yīng)用領(lǐng)域。目前,PC/CNT納米復(fù)合材料的研究正處于展開和深入階段,今后的工作應(yīng)進一步研究CNT在PC中的分散機理和力學(xué)、電學(xué)網(wǎng)絡(luò)形成機理,結(jié)合PC的易加工性和表面改性CNT提高界面結(jié)合性,簡化制備過程,加快PC/CNT納米復(fù)合材料的工業(yè)化進程。隨著CNT生產(chǎn)成本的降低和PC/CNT納米復(fù)合技術(shù)的不斷發(fā)展,PC/CNT納米復(fù)合材料的應(yīng)用會越來越廣。

[1]趙文元,趙文明,王亦軍.聚合物材料的電學(xué)性能及其應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[2]Lijima S.Helical microtubules of graphitic carbon[J]. Nature,1991,354(6348):56-58.

[3]HolzingerM,Vostrowsky O,Hirsch A,et al.Sidewall functionalization of carbon nanotubes[J].Angew Chem Int Ed,2001,40(21):4002-4005.

[4]Kocharova N,Leiro J,Kankare J,et al.Aqueous dispersion,surface thiolation,and direct self-assembly of carbon nanotubes on gold[J].Langmuir,2007,23:3363-3371.

[5]Coleman J N,Dalton A B,Curran S,et al.Phase sepatation of carbon nanotubes and turbostratis graphite using a functional organic polymer[J].Adv Mater,2000,12 (3):213-216.

[6]BachtoldA,Hadley P,Nakanishi T,et al.Logic circuits with carbon nanotube transistors[J].Science,2001,294: 1317.

[7]Wang Z H,Liu J,YanL S,et al.Electrocatalytic oxidation of dopamine and ascorbic acid at carboxylic carbon nanotube-intercalated graphite electrode[J].Chin J Anal Chem,2002,30(9):1053-1057.

[8]Liu C,Fan Y Y,Chong HM,et al.Hydrogen storage in single-walled carbon nanotubes at room temperature[J]. Science,1999,286:1127-1129.

[9]Kim K H,Jo W H.A strategy for enhancement of mechanical and electrical properties of polycarbonate/multiwalled carbon nanotube composites[J].Carbon,2009,47 (4):1126-1134.

[10]Carrión F J,Espejo C,Sanes J,et al.Single-walled carbon nanotubesmodified by ionic liquid as antiwear additives of thermoplastics[J].Composites Science and Technology,2010,70(15):2160-2167.

[11]Fornes TD,Baur J W,Sabba Y,et al.Morphology and properties of melt-spun polycarbonate fibers containing single-and multiwall carbon nanotubes[J].Polymer, 2006,47(5):1704-1714.

[12]Chen Jian,HamonM A,Hu Hui,et al.Solution properties of single-walled carbon nanotubes[J].Science,1998, 282:95-98.

[13]Singh S,Pei Y Q,Miller R,et al.Long-range,entangled carbon nanotube networks in polycarbonate[J].Adv FunctMater,2003,13(11):868-872.

[14]Li Shani,Li Zhongming,Yang Mingbo,et al.Carbon nanotubes induced nonisothermal crystallization of ethylene-vinyl acetate copolymer[J].Mater Lett,2004,58 (30):3967-3970.

[15]Li Zhongming,Li Shani,Yang Mingbo,et al.A novelapproach to preparing carbon nanotube reinforced ther moplastic polymer composites[J].Carbon,2005,43(11): 2413-2416.

[16]Li Shani,LiBo,Li Zhongming,et al.Morphologicalmanipulation of carbon nanotube/polycarbonate/polyethylene composites by dynamic injection packing molding[J]. Polymer,2006,47(13):4497-4500.

[17]Sennettl M,Welshl E,W rightl J B,et al.Dispersion and alignment of carbon nanotubes in polycarbonate[J]. Appl Phys:A,2003,76(1):111-113.

[18]Abbasi S,Carreau P J,DerdouriA.Flow induced orientation of multiwalled carbon nanotubes in polycarbonate nanocomposites:rheology,conductivity and mechanical properties[J].Polymer,2010,51(4):922-935.

[19]Pegel S,P?tschke P,Gudrun P,et al.Dispersion,agglomeration,and network formation of multiwalled carbon nanotubes in polycarbonate melts[J].Polymer,2008,49 (4):974-984.

[20]Skipa T,Lellinger D,Bohma W,et al.Influence of shear defor mation on carbon nanotube net works in polycarbonate melts:interplay bet ween build-up and destruction of agglomerates[J].Polymer,2010,51(1):201-210.

[21]Alig I,Skipa T,LellingerD,et al.Destruction and formation of a carbon nanotube network in polymer melts: rheology and conductivity spectroscopy[J].Polymer, 2008,49(16):3524-3532.

[22]Pegel S,P?tschke P,Villmowa T,et al.Spatial statistics of carbon nanotube polymer composites[J].Polymer, 2009,50(9):2123-2132.

[23]Kasaliwal G R,Pegel S,G?ldelA,et al.Analysis of agglomerate dispersion mechanis ms of multiwalled carbon nanotubes during melt mixing in polycarbonate[J].Polymer,2010,51(12):2708-2720.

[24]Vill mow T,Pegel S,P?tschke P,et al.Influence of injection molding parameters on the electrical resistivity of polycarbonate filled with multi-walled carbon nanotubes [J].Composites Science and Technology,2008,68(3/ 4):777-789.

[25]Jin S H,ChoiD K,Lee D S.Electrical and rheological properties of polycarbonate/multiwalled carbon nanotube nanocomposites[J].Colloids and Surfaces:A:Physicochemical and Engineering Aspects,2008:313/314,242-245.

[26]Chen L,Pang X J,Yu Z L.Study on polycarbonate/ multi-walled carbon nanotubes composite produced by melt processing[J].Materials Science and Engineering: A,2007,457(1/2):287-291.

[27]Liu S P.Enhancement of surface and bulk mechanical properties of polycarbonate through the incorporation of raw MWNTs-using the twin-screw extruder mixed technique[J].International Communications in Heat and Mass Transfer,2010,37(7):809-814.

[28]Kim G M,Michler G H,Potschke P.Deformation processes of ultrahigh porous multiwalled carbon nanotubes/polycarbonate composite fibers prepared by electrospinning[J].Polymer,2005,46(18):7346-7351.

[29]Potschke P,Brunig H,Junke A,et al.Orientation of multiwaned carbon nanotubes in composites with polycarbonate by melt spinning[J].Polymer,2005,46(23): 10355-10363.

[30]SharmaA,TripathiB,Vijay Y K.Dramatic I mprovement in properties of magnetically aligned CNT/polymer nanocomposites[J].Journal of Membrane Science,2010,361 (1/2):89-95.

[31]Potschke P,Fornes T D,Paul D R.Rheological behaviour multiwalled carbon nanotube/polycarbonate composites[J].Polymer,2002,43(11):3247-3255.

[32]Potschke P,Abdel Goad M,Alig I,et al.Rheological and dielectrical characterization ofmeltmixed polycarbonatemultiwalled carbon nanotube composites[J].Polymer, 2004,45(26):8863-8870.

Abstract:In this paper,the latest progresses in the developments of nano-composites consisting of polycarbonate(PC)and carbon nano-tube(CNT)were reviewed.The preparation methods of PC/CNT nano-composite materials and dispersion and net work formation mechanism of CNT in PC matrixwere given.The effects of CNT on electrical,mechanical and rheological properties of the nano-composite materialswere described.

Key words:carbon nano-tube;polycarbonate;nano-composite material

The research progress of polycarbonate/carbon nano-tube composite materials

QIAO Ji n-zhong,WANG Tong,JIU Hong-fang
(School of Science,North Un iversity of Chi na,Ta iyuan Shanxi030051,China)

TQ323.4

A

1004-7050(2010)06-0018-05

2010-11-03

喬晉忠,男,1978年出生,北京航空航天大學(xué)在讀博士,講師。研究方向:功能高分子材料。