碳納米管改性高密度聚乙烯的研究進展

何 琪， 馬瑩瑩， 胡澤匯， 鄭玉玲， 穆罕穆德·亞新， 王 鵬

（1.上海應用技術大學 化學與環境工程學院, 上海 201418；2.白沙瓦大學 化學科學研究所, 白沙瓦 25120,巴基斯坦；3.嘉興高正新材料科技股份有限公司, 浙江 嘉興 314000）

高密度聚乙烯(high density polyethylene，HDPE)具有化學穩定性高、加工成型容易和價格低廉等優點，被廣泛應用于管道、薄膜以及包裝領域[1]。但是，HDPE 具有拉伸強度低、耐熱穩定性差和硬度小等缺陷，限制了其在某些領域的應用。因此，對HDPE 進行改性是非常必要的。

碳納米管(carbon nano tube，CNTs)改性是改善HDPE 性能的有效途徑之一。CNTs 分為多壁碳納米管 (multi-walled carbon nanotubes，MWCNTs)和單壁碳納米管(single-walled carbon nanotube，SWCNTs)。SWCNTs 是指將一個單原子厚的石墨片軋成直徑為1 nm 的管；MWCNTs為多層石墨烯片無縫卷起成的管。管狀結構增強了CNTs 的力學性能，其拉伸強度是鋼的100 倍以上；CNTs 中的碳主要以sp2雜化為主，p軌道重疊，具有大離域π 鍵和能帶，共軛效應顯著，使其具有優異的電學性質；同時，CNTs 具有納米尺寸和極高的長徑比(100～1 000)[2]，但是，CNTs 在復合材料中分散性較差，與聚合物基體的相互作用弱，因此，將改性CNTs 摻入聚合物基質既開發了優異的新型材料，又發揮了CNTs 的應用潛力。

目前，通過改性CNTs 開發優異的CNTs/HDPE納米復合材料已經成為HDPE 材料領域的研究熱點之一，本論文針對HDPE 的改性，綜述分析了國內外關于CNTs 的改性、CNTs/HDPE 制備以及性能等方面的研究。

1 CNTs 改性

CNTs 生產技術主要有激光燒蝕、電弧放電以及化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)(見表1)，不同生產技術制備的CNTs 特性也不同，對改性HDPE 的性能具有較大的影響[3]。

表1 制備CNTs 典型技術的優缺點Tab.1 The advantages and disadvantages of typical techniques for preparing CNTs

CNTs 在HDPE 中分散性差且與基體的相互作用弱導致無法制備具有CNTs 的剛性、化學惰性和強π-π 作用的復合材料。因此，通過界面結構及性質設計，對CNTs 改性，改善CNTs 在聚合物中的分散性和氫鍵作用，是制備多功能CNTs/HDPE復合材料的關鍵[4-5]。而制備分散均勻的CNTs 主要解決3 個問題：①保證CNTs 分散狀態；②破壞CNTs 的管狀纏結；③克服團聚CNTs 的強作用力。

因此，CNTs 的分散技術對開發優異的CNTs/HDPE 材料至關重要，分為化學分散和物理分散。超聲分散、機械球磨、共混攪拌及其組合方法等屬于物理分散[6]。高吉成等[7]采用攪拌摩擦填充工藝制備了MWCNTs/HDPE 復合材料，研究表明隨攪拌速度的增加，含量1%～4%MWCNTs 的復合材料的拉伸強度呈現先增加后降低的現象，MWCNTs 含量越高復合材料結晶度越低，單一的物理分散在一定程度上解決了CNTs 的分散問題，但是由于CNTs 和HDPE 之間的作用較弱，使界面附著力較差，導致CNTs 在HDPE 內易聚集，從而導致復合材料的機械、熱和電性能削弱。Kanagaraj 等[8]采用超聲與化學處理相結合的方法進一步改善了CNTs 在HDPE 中的分散性，提高了CNTs/HDPE 材料的力學性能和摩擦性能。

化學分散是改善CNTs 在HDPE 中分散性能的有效手段之一?；瘜W分散是通過化學反應使CNTs 的側壁和側鏈功能化，從而增強其在聚合物表面的分散性，分為非共價化修飾和共價化修飾。

1.1 CNTs 的共價化修飾

共價化修飾是通過改變碳原子的sp2雜化或者破壞共軛大π 鍵，實現CNTs 與官能團的共價鍵結合[9]。加成、氧化和原位接枝屬于共價化修飾，其中氧化是CNTs 改性常用方法之一。氧化改性主要是利用強酸在CNTs 表面產生羥基、羧基等功能性基團，改善CNTs 與聚合物基體之間的作用力，同時，有機基團與CNTs 之間的靜電排斥，降低了CNTs 的團聚，從而實現CNTs 在聚合物基質中的穩定分散。Ferreira 等[10]采用HCl 和H2SO4/HNO3對CNTs 酸處理后，產生的氧化物附著在CNTs 表面，氧化物將電荷轉移到CNTs 表面，從而改善了CNTs 的分散，提高了CNTs/HDPE 復合材料的機械性能，但是單一酸處理也會降低CNTs 固有的特性。而De-menezes 等[11]采用硫酸和硝酸將CNTs 功能化形成的CNT-COOH 分散在十八胺(octadecylamine，ODA)中引發烷基官能化得到CNT-ODA。ODA 功能化的CNTs 顯著降低了CNTs 表面能，提高HDPE 對CNTs 的潤濕性。為了改善HDPE 的導電性能，Yu 等[12]采用混合酸(H2SO4:HNO3=3:1)和正辛基三乙基硅烷(octyltriethoxylsilane, OTES)改性的MCNTs，制備了MNCTs/HDPE 復合材料。研究結果表明，5%OTES 對MNCTs 改性時，MNCTs/HDPE 復合材料表現出最優的導電性。除了采用硫酸、硝酸和有機物對CNTs 改性外，也可以采用硫酸和有機酸改性CNTs，從而改善改性CNTs 對HDPE 性能的影響。Salehi 等[13]采用濃硝酸和硬脂酸(stearic acid，SA)改性CNTs，改善了CNTs 在HDPE 中的分散度。研究結果表明，未經SA 改性的CNTs/HDPE 復合材料，彈性模量和屈服強度分別提高了4%和6%，而SA 改性的復合材料的強度略有下降，但斷裂韌性提高了10%，并且CNTs 的分散程度最優，可能是由于有機酸對CNTs 改性比較柔和。同樣，采用接枝工藝也是改善CNTs/HDPE復合材料的界面相互作用的有效途徑。Wang等[14]采用乙烯基硅烷接枝CNTs(vinyl silane grafted carbon nanotubes, VCNTs)作為共連續聚乳酸/高密度聚乙烯(PLA/HDPE)共混物的反應增容劑，PLA/HDPE/VCNTs 共混復合材料具有較強的界面相互作用，拉伸強度隨著VCNTs 含量的增加呈現明顯的增加趨勢，含2.0%VCNTs 的PLA/HDPE/VCNTs 復合材料在60～80 °C 范圍內的彈性模量最大。雖然共價化能夠有效改善CNTs 分散性，但是破壞了表面的sp2雜化結構，降低了自身的力學和電學性能，因此，需要根據HDPE 的功能需求對CNTs 進行共價修飾。

1.2 CNTs 非共價化修飾

CNTs 非共價化修飾是指借助靜電吸附、π-π共軛和氫鍵等物理吸附包覆實現，該技術沒有破壞CNTs 的大π 鍵電子，最大限度的保持其導電性能，相關研究已經取得一定的成果。CNTs/HDPE 體系中，在CNTs 表面吸附的HDPE 分子鏈被誘導結晶，CNTs 的高曲率和高比表面積限制了表面分子鏈的排列選擇性，HDPE 只能沿CNTs 軸向外延生長，形成納米混合雜化串晶結構，使CNTs 表面粗糙度增加，有效改善CNTs 管間性能傳遞，從而影響其力學性能。劉佳林等[15]采用浮動催化化學氣相沉積法直接生長CNTs 薄膜，以HDPE 為原料，采用等溫結晶工藝制備了具有納米混合雜化串晶結構特征的CNTs/HDPE 復合薄膜，其結構參數與溶液濃度、超聲時間均呈現相關性，斷裂應力和應變提高了30%和270%，該工藝技術為高性能納米復合材料的制備提供可能。

2 CNTs/HDPE 的制備

近年來，通過改性CNTs 改善HDPE 材料的性能是HDPE 領域研究的熱點之一，其改性方法主要有4 種：熔融共混、溶液共混、原位聚合、化學氣相沉積法以及。

2.1 熔融共混法

熔融共混法是先將HDPE 和CNTs 熔融，然后通過冷卻和加工生產CNTs/ HDPE/復合材料，具有加工快速簡易、無污染、實效性高等優點。童昕等[16]通過熔融混合制備的CNTs/HDPE 的拉伸模量和屈服強度分別提高了28.6%和18.5%，但其斷裂伸長率下降，同時，CNTs 在體系中的分散呈弱靜態平衡，溫度升高，分子熱運動加劇，CNTs 的分散狀態破壞，導致CNTs 團聚，因此，通過添加高分子物質，利用高分子化合物的體積占位效應，達到改善體系性能的目的，從而避免該工藝存在的缺陷。殷小春等[17]采用熔融共混法制備了HDPE/PA6/CNTs(HDPE:PA6:CNTs=78.5:20:1.5)復合材料，研究表明，HDPE、PA6 和CNTs 的混合順序對HDPE/PA6/CNTs 復合材料的拉伸強度、分散、熱性能具有一定的影響，HDPE/CNTs+PA6共混物的熱性能最好，主要是因為正應力流場使CNTs 較容易地進入PA6 分散相，從而改善了CNTs 在共混物體系分散性。為了改善HDPE 材料的抗菌效果，Ge 等[18]將納米銀和CNTs 分別與HDPE 和PET 熔融共混制備了HDPE/CNTs/納米銀復合材料，其拉伸性能優于純CNTs/納米銀，當CNTs/納米銀含量為10%時，HDPE/CNTs/納米銀拉伸強度達到最大。為了彌補反式1,4-聚異戊二烯(trans 1,4-polyisoprene，TPI)形狀記憶聚合物的缺陷，Wang 等[19]采用機械熔融共混技術結合動態硫化和熱壓成型技術制備了TPI/HDPE/CNTs 三元雜化形狀記憶納米復合材料，CNTs 促進了TPI 和HDPE 晶體結構的形成，強化了界面之間的能量傳遞，提高了納米復合材料的熱導率和力學性能。

2.2 溶液共混法

溶液共混法是指HDPE 和CNTs 在溶劑中混合均勻，通過沉析或澆注制備HDPE/CNTs 材料。Jaffal 等[20]提出了兩步法制備MWCNTs/HDPE納米復合材料，先通過溶液混合法獲得碎片狀納米復合材料，然后在短時間內通過熱壓方法獲得均勻的納米復合薄片，HDPE 基體的結晶度和電導率隨著MWCNTs 含量的增加而增加，MWCNTs 在HDPE 基體上分散均勻，但是該工藝主要是利用體系中官能團的親和力提高CNTs 的相容性，因此，溶劑的選擇至關重要。

2.3 原位聚合法

原位聚合法是指CNTs 和HDPE 的單體混合發生聚合反應，生成CNTs/HDPE 復合材料，該工藝在CNTs 和HDPE 之間引入化學鍵，是一種能夠顯著提高HDPE 和CNTs 之間作用力有效途徑。Kazakova 等[21]采用原位聚合工藝制備了Co/MWCNTs-PE 納米復合材料，Co/MWCNT 在聚乙烯基體中分散均勻，MWCNTs 提高了復合材料的導電性，Co 納米顆粒增加了復合材料的磁介電常數，使其具有順磁性，該復合材料在導電表面上弱反射電磁輻射，在較寬的頻率范圍內具有電磁兼容性。

2.4 化學氣相沉積法

化學氣相沉積法是金屬薄膜生產方法之一，研究人員將該法應用于高性能CNTs/HDPE 復合材料的制備，取得了一定的進展。通過化學氣相沉積法制備CNTs 薄膜，再經溶液共混法生產CNTs/HDPE 復合薄膜，該復合膜斷的裂應力為117.69 MPa，應變為52.85%，比原始CNTs 膜增加了30%與270%[14]，該工藝的開發為高性能納米復合材料提供了可能。

3 CNTs/HDPE 性能的研究

3.1 CNTs 在HDPE 中的取向

CNTs 在聚合物基體中的排列直接影響CNTs/HDPE 的電學和力學性能，實現CNTs 有序排列的方法主要有模板組裝、力場取向、電場排列以及磁場排列。模板組裝是在模板的幾何約束下，通過旋涂、原位聚合或電沉積等方法將以CNTs 為模板植入HDPE 或者以HDPE 為模板植入CNTs 形成納米復合材料，前者通用性強，后者精度高，但是CNTs 相的周期性和一致性受模板的影響較大。力場取向是通過對熔融的HDPE 施加力場，在熔體的摩擦作用下使CNTs 定向排列。磁場/電場排列是利用磁場/電場中的定向偶極作用使CNTs 發生排列，磁場/電場排列都是利用外場能控制組裝過程，環境友好、路線簡單，適應于制備有序的塊體材料和復合厚膜。

3.2 導電性能

HDPE 容易產生和積累靜電，因此，需要通過添加導電填料使累積電荷迅速釋放，提高其抗靜電性能，但是導電填料導致HDPE 拉伸性大幅度下降，因此，國內外研究者針對CNTs/HDPE 復合材料導電性做了大量研究，具有代表性是采用“熔融擠壓-壓延”工藝制備的各向異性導電HDPE/CNTs/PEO 復合材料，該材料具有交替的微層結構和雙重滲濾，具有良好的導電性和顯著的導電各向異性，當CNTs 含量低于1.5%時，HDPE/CNTs/PEO在任一方向上都不導電；隨著CNTs 含量的增加，X、Y方向的電導率呈現上升趨勢，說明當CNTs 含量超過臨界值時，在HDPE/CNTs/PEO 復合材料中可以形成良好的導電網絡。然而，Z方向的電導率隨著CNTs 含量的變化而呈現出不同的趨勢，當CNTs 含量小于或等于3.5%時，Z方向的電導率幾乎不變；復合材料表現出交替的微層結構使得電子很容易在HDPE/CNTs 微層平面上移動，但相鄰的HDPE/CNTs 微層之間存在絕緣PEO 微層，導致無法在Z方向上形成有效的導電路徑。CNTs分布會影響HDPE/CNTs 復合材料在電磁屏蔽領域的低滲行為[22]，從而影響材料的導電性能。Moazen 等[23]發現由于弱界面和HDPE 之間顆?？障缎纬善鼋Y構，導致不同的分布結構使納米復合材料的導電性能出現偏差。該研究表明，HDPE/CNTs 納米復合材料可以應用于電磁屏蔽領域。另外，采用PMMA、硅烷偶聯劑KH590 改性CNTs制備的HDPE/CNTs，隨著CNTs 含量的增加，復合材料的拉伸強度和導電性能上升，而沖擊強度下降。改善材料的導電性也可以通過在CNTs 表面引入極性官能團，改善CNTs 分散性，從而提高CNTs/HDPE 的導電性能[24]。同樣，CNTs/HDPE的制備工藝也會影響導電性能。與傳熱熱壓法相比，柱塞式注射成型技術制備的CNTs/HDPE/UHMWPE 復合材料，生產周期縮短了45%，具有極低的滲透閾值(0.45%)和優良的導電隔離網絡[25]。

通過添加亞納米微米碳酸鈣、石墨烯納米片(graphene nanosheets，GNPs)以及高分子化合物等，也可以改善CNTs/HDPE 體系的導電性能。亞微米碳酸鈣改善了CNTs 在HDPE 復合材料的分散性，含1%～2%CNTs 的HDPE 復合材料的表面電阻為106～109 Ω，且不受成型工藝的影響[26]。利用GNPs 與MWCNTs 協同效應，采用熔融混合和模壓成型法制備的GNPs/MWCNTs/HDPE 納米復合材料，具有較高的電導率，當GnPs:MWCNTs=0.25 時，該材料的電導率最高[27]。聚3-羥基丁酸-co-3-羥基戊酸鹽 (poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)，PHBV)作為第3 組份，制備的PHBV/MWCNTs/HDPE 的復合材料，由于PHBV的體積效應，使該材料具有20 dB 電屏蔽的導電性值[28]。改善CNTs/HDPE 復合材料導電性能有多種方式，可以根據材料應用環境，選擇不同的改性方法。上述研究雖然存在一定的缺陷，但對豐富和發展導電型CNTs/HDPE 復合材料具有重要理論和實踐意義。

3.3 力學性能

CNTs 對HDPE 分子鏈在拉伸過程中的取向不利，導致HDPE 拉伸強度降低，而提高CNTs 與HDPE 的界面作用力可以降低斷裂伸長率和提高拉伸強度，因此，國內外科研人員通過優化CNTs含量和改善CNTs 與HDPE 的界面作用力，提高CNTs/HDPE 復合材料力學性能。通過噴涂CNTs 改善碳纖維(carbon fiber，CF)的表面粗糙度，從而改善CF、CNTs 涂層和HDPE 間界面作用力，CNTs-CF/HDPE 復合材料具有更高的整體機械性能[29]。采用共混改性的方法制備的CNTs/HDPE 復合材料，CNTs 和HDPE 之間有良好的負荷轉移效應和界面連接[7,30]，其力學性能隨著CNTs 含量的增加而提高，當CNTs 含量1%時，CNTs/HDPE 復合材料的拉伸強度、彈性模量和伸長率分別提高23.4%、60.4%和29.7%；如果采用SWCNTs 對HDPE 改性時，當SWCNTs納米顆粒含量為1.5%時，在2 kN 和3 kN 的壓縮載荷下處理的SWCNTs/HDPE 納米復合材料的彈性模量分別提高了36%和29%，該材料包含應力-應變曲線所示的脆性材料特征[31-32]。除了CNTs 含量之外，CNTs 的尺寸以及制備工藝對CNTs/HDPE 復合材料的力學性能影響也比較顯著[33]，與溶液共混方法相比，熔融共混過程螺桿強大的塑化作用使CNTs 更加分散，因此，熔融共混方法制備的CNTs/HDPE 具有較好的力學性能。為了更有效地實現CNTs 改性HDPE 性能的研究，國內外科研工作者通過微觀理論計算對復合材料合成、性能等進行分析和設計，Arora 等[34]采用多尺度有限元方法探究了CNTs/HDPE 復合材料的彈塑性和斷裂性能，CNTs 在整個體積內隨機嵌入HDPE 基體中，通過典型體積單元(representative volume element，RVE)的數值模擬，在微觀尺度上估算了CNTs/HDPE 復合材料的彈性性能，并采用霍洛蒙模型計算了CNTs/HDPE 復合材料的塑性性能，將其應用于實際斷裂分析的宏觀模擬，并對CNTs/HDPE 復合材料中不同體積分數的CNTs 的應力強度因子進行了詳細研究，該研究采用理論計算和實驗相結合方法，是快速、有效地開發多功能新復合材料有效途徑。

3.4 導熱性能

HDPE 材料存在分子鏈纏結、無規取向、空隙和雜質等問題導致其導熱性能較差，不能滿足日益發展的微電子封裝技術的要求。HDPE 復合材料的制備工藝和添加導熱材料是改善了HDPE 的導熱性能的有效途徑，Che 等[35]首先通過熔融共混法制備了HDPE/EG 二元復合材料，然后采用不同的滲濾方式制備了HDPE/EG/CNTs 三元復合材料，研究表明不同的加料方式使CNTs 在填料網絡中的空間位置的改變，影響了復合材料的導熱性能，HDPE/EG/CNTs 復合材料的導熱系數與CNTs含量呈正相關，該研究為制備具有良好導熱性能的復合材料提供了新的路徑。而Li 等[36]采用犧牲模板法、熔融共混法和水溶劑蝕刻法制備了CNTs/HDPE 復合材料，并采用真空浸漬方法制備了具有高儲熱密度的HDPE/PW 和HDPE/CNTs/PWSSCPCMs，研究表明通過添加CNTs 作為導熱材料可以使HDPE/CNTs/PWSSCPCMs 具有優異的吸光性、導電性和導熱性，快速實現光熱轉換和電熱轉換；雖然CNTs 添加量以及添加方式對HDPE 復合材料的導熱性能影響較大，但是，CNTs 本身的特性是影響HDPE 復合材料導熱性能關鍵因素之一，因此，通過CNTs 氧化、胺基官能化，采用熔融復合法可以將SWCNTs、MWCNTs、氧化單壁和雙壁碳納米管(O-SWCNT/OMWCNT)、酰胺單壁和雙壁碳納米管分別與HDPE 混合制備不同的功能復合材料。研究表明，O-MWCNT/HDPE 穩定性最高， O-SWCNT/HDPE 結晶度最低，氧化和功能化的CNTs 在HDPE 基體中的分散更均勻，有效地改善了復合材料的導熱性能[37]。當CNTs 含量為9%時，在室溫下，CNTs/HDPE 的電阻率為100 ?·cm,正溫度系數(positive temperature coefficient, PTC)強度達4 個數量級[38-39]。

3.5 流變性能

由于CNTs 降低了HDPE 復合材料表觀黏度，從而改善HDPE 復合材料的流變性能和加工性能。利用FMWCNTs 在共混體系中產生的納米橋效應可以提高不混溶HDPE/PA6 共混體系的可能性，因此，在HDPE/PA6 納米復合材料熔融過程中，將PA6 與FMWCNTs 預復合，可以使PA6 在FMWCNTs/HDPE/PA6 體系中的粒徑變小，并形成橢圓形顆粒，有效增強FMWCNTs/HDPE/PA6 界面的粘附作用[40]，這也證明了復合材料的流變性能與FMWCNTs 在混合體系的分散性能有關。

3.6 結晶性能

HDPE 材料的結晶性能影響材料的熱穩定及力學性能，因此，通過改善HDPE 的結晶工藝不但可以優化材料的加工工藝，而且提高了材料的熱穩定性和力學性能。通過添加少量的CNTs，CNTs/HDPE 復合材料熔融焓值增加，有助于結晶，而添加過量的CNTs 會影響HDPE 分子鏈的運動，降低了CNTs/HDPE 復合材料的結晶能力和晶區的規整性，導致熔融溫度和熔融焓都降低。因此，如何通過CNTs 改善CNTs/HDPE 復合材料的結晶性能，是開發多功能CNTs/HDPE 復合材料的關鍵技術之一。Depan 等[41]利用CNTs 和HDPE(LDPE)混合物在二甲苯溶液沉淀，然后在乙醇溶液中絮凝，使CNTs 均勻分散在聚合物基體上，制備了CNTs/LDPE 和CNTs/HDPE，利用該結晶工藝HDPE 在CNTs 管軸上橫向生長，并且隨著CNTs 含量的增加，提供了較多的成核位點，加速了晶體的生長速率，晶體的形狀從球形變為盤狀；CNTs/LDPE 在5 °C/min 的半結晶時間為128 s，在12 °C/min 的冷卻速率下，半結晶時間為89 s。與CNTs/HDPE(5 °C/min，61 s 和12 °C/min，33 s)相比，CNTs/HDPE 的結晶速度明顯高于CNTs/LDPE，這主要是由于支化的聚合物鏈需要更多的能量和時間才能有效地擴散到CNTs 表面的晶體生長前沿界面。同樣，采用酸和十八胺官能化的CNTs 改性HDPE 能夠有效地改善CNTs/HDPE 復合材料的結晶性能，CNT-P 和CNTCOOH 使復合材料的結晶溫度升高，結晶活化能降低，CNTs 可以加速PE 的結晶，減小微晶尺寸并改變了復合材料的形貌[42]。此外，通過分子模擬技術模擬計算接枝在不同密度CNTs 上的HDPE 的結晶行為，模擬結果表明：較高的接枝密度導致分子鏈的擁擠效應增強，遷移率減少，HDPE 的結晶度隨著接枝密度的增加而增加，將HDPE 接枝在CNTs 表面有效改變了復合材料的機械性能[43]。

3.7 再加工性能和穩定性

HDPE 材料的重復加工性能和穩定性對材料的應用至關重要，因此，廣大科研工作者都在探索一種能夠改善HDPE 材料的再加工性能和穩定性的新途徑。Svensson 等[44]探究了MWCNTs 對改善HDPE 的重復加工性能的影響規律，MCNTs/HDPE 納米復合材料反復擠壓10 次，熱性能和機械性能幾乎沒有變化，拉伸強度沒有顯著變化，但是沖擊強度有所降低；MCNTs/HDPE 納米復合材料經過200 min 的處理后，分子量幾乎不受影響，表明MCNTs 對熱氧化降解HDPE 具有非常顯著的保護作用；針對海上防護用CNTs/HDPE 復合材料，當CNTs 填充量為4%和6%的CNTs/HDPE納米復合材料具有良好的機械性能和抗紫外線性能，其力學性能(風化前后)幾乎沒有差異，主要是由于CNTs 通過產生較低的光降解產物(羰基和乙烯基)抑制CNTs/HDPE 納米復合材料的光降解[45]。

4 結 語

CNTs 可以提高HDPE 的導電、導熱、流變及結晶等性能，擴大了HDPE 應用領域。雖然CNTs 改性HDPE 已經取得了一定進展，但是HDPE/CNTs 復合材料性能的開發仍存在一定的局限性，限制了HDPE/CNTs 復合材料的應用，今后需要從以下3 個方面開展HDPE/CNTs 復合材料的研究：

（1） 采用分子模擬技術，從微觀上探究HDPE和CNTs 不同的改性方法對HDPE/CNTs 復合材料性能的影響，設計、制備具有特種性能的HDPE/CNTs 復合材料，實現精準調控HDPE/CNTs 復合材料性能。

（2） 由于CNTs 的性能對HDPE/CNTs 復合材料的性能的影響較大，因此，針對HDPE/CNTs的功能需求，進一步探討修飾CNTs 工藝技術是今后開發HDPE/ CNTs 復合材料的主要方向之一。

（3） 由于改性CNTs 仍存在一定的缺陷，通過第3 組份或者第4 組份與CNTs 共同改性HDPE復合材料或者采用第3 組份修飾HDPE/CNTs 復合材料也是今后HDPE/CNTs 復合材料的研究方向之一。