作为一种碳系纳米材料,碳纳米管有着高强度,高韧性,高导电导热性和优异的热稳定性等特性。碳纳米管作为填料已经被广泛应用于导电、抗静电、导热和力学增强等功能复合材料的制备。但是由于其巨大的表面能和长径比使其特别容易团聚缠结,不易在树脂基体中分散,而且碳纳米管表面呈化学惰性,不能与树脂基体形成良好的界面结构,这些都会限制碳纳米管的使用。因此,碳纳米管在复合材料中作填料使用时,必须进行表面处理改性。为了增加碳纳米管在树脂基体中的利用率,实现低填量高效能的效果,本文分别从功能性和分散性对碳纳米管进行了表面处理改性,然后分别与环氧树脂和密胺树脂制备了纳米复合材料。(1)聚吡咯包覆碳纳米管的制备及其在环氧树脂复合材料中的应用:首先吡咯与酸化碳纳米管表面的羧基反应,生成了吡咯接枝的碳纳米管(MWCNTs-Py)。然后,吡咯在硝酸银的化学氧化作用下在碳纳米管表面原位聚合,实现了聚吡咯对碳纳米管的包覆,同时硝酸银被还原生成银纳米粒子。最后,由对苯二甲酸与聚吡咯的吡咯环上的氨基进行配位反应,实现对苯二甲酸对碳纳米管的酸掺杂,制备了由聚吡咯包覆以及银纳米粒子修饰并由对苯二甲酸掺杂的碳纳米管(MWCNTs@Ag-PPy@COOH)。碳纳米管的表面结构由红外光谱分析,拉曼光谱分析,能谱分析,热失重分析和高倍透射电子显微镜等分析方法进行表征。然后,碳纳米管与环氧树脂在固化剂作用下制备了抗静电导热的复合材料。碳纳米管与环氧树脂树脂基体之间的界面结构由红外光谱分析,差示扫描量热分析和断面扫描电镜等进行分析表征。碳纳米管在环氧树脂基体中的分散性由透射电镜分析和原子力电子显微镜分析等进行表征。最终结果表明:改性后的碳纳米管与环氧树脂之间形成了良好的化学界面结构,碳纳米管在环氧树脂中的导电和导热性能得以提升,对苯二甲酸的掺杂还使得碳纳米管在树脂基体中的分散性大大提高。当改性后的碳纳米管填量为0.5%的时候,复合材料的表面电阻率达到了 1.3×108Ω;填量为10%的时候,复合材料的导热率提升了 170%。最终制得了抗静电和导热效果良好的碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料。(2)三聚氰胺修饰碳纳米管的制备及其在密胺树脂泡沫复合材料中的应用:首先利用自由基聚合的方法制备聚丙烯酰氯,然后聚丙烯酰氯在叠氮化钠的水溶液中反应,通过酰氯基团的水解反应以及与叠氮化钠的叠氮化生成了叠氮化聚丙烯酸。在高温下叠氮基团分解生成氮烯结构,与碳纳米管表面的SP2碳发生环加成反应,使叠氮化聚丙烯酸接枝碳纳米管。最后,通过三聚氰胺与羧基的反应,实现三聚氰胺对碳纳米管的接枝修饰。碳纳米管的表面结构由红外光谱和拉曼光谱分析,能谱分析,热失重分析和透射电子显微镜分析等进行测试表征。然后,碳纳米管与多聚甲醛和三聚氰胺等复合发泡,制备了碳纳米管/密胺树脂泡沫复合材料。碳纳米管与密胺树脂泡沫基体之间的界面结构由红外光谱分析,差示扫描量热分析和断面扫描电镜分析等进行表征。最终结果表明:对碳纳米管进行叠氮化基本不会对碳纳米管表面造成破坏,三聚氰胺对碳纳米管的接枝修饰有利于碳纳米管在密胺树脂泡沫中的均匀分散,并使得碳纳米管与密胺树脂泡沫基体之间形成良好的界面结构,改性后的碳纳米管在填量达到6%的时候,泡沫复合材料达到了抗静电要求。