碳納米管表面有機(jī)高分子改性及其納米復(fù)合材料的制備與表征.pdf

1、碳納米管有著優(yōu)異的力學(xué)性能、熱學(xué)性能、以及電學(xué)性能等,被廣泛應(yīng)用到生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。但由于碳納米管表面惰性,比表面積大,易團(tuán)聚,通過在其表面進(jìn)行自組裝實(shí)現(xiàn)功能復(fù)合化還存在一定困難。針對(duì)以上問題,本課題使用化學(xué)改性法,對(duì)碳納米管表面進(jìn)行接枝改性,在一定程度上,緩解碳納米管的團(tuán)聚；同時(shí)利用改性后的反應(yīng)基團(tuán)作為活性點(diǎn),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)功能的復(fù)合化。本論文的主要工作有:
　　 1、在酸化碳納米管表面依次接枝PACl和丙烯酸β羥乙酯,使得碳納米

2、管表面含有大量的雙鍵,進(jìn)而與液體三元乙丙橡膠中的雙鍵進(jìn)行共固化。我們通過紅外光譜驗(yàn)證了接枝的成功,用透射電鏡觀察了接枝前后碳納米管微觀形貌的變化,用熱失重表征了碳納米管表面聚合物的接枝率。還發(fā)現(xiàn),復(fù)合材料的凝膠含量和拉伸強(qiáng)度隨碳納米管填充量的提高而提高,且改性的碳納米管的兩項(xiàng)性能要優(yōu)于原始碳納米管的。最后,通過掃描電鏡還觀察了復(fù)合材料拉伸斷面的微觀形貌,發(fā)現(xiàn)改性后碳納米管在基體中的復(fù)合效果更好。
　　 2、在酸化碳納米管表面依次

3、接枝PAA和硅烷偶聯(lián)劑KH550,使得碳納米管表面含有大量的硅乙氧基,經(jīng)水解后,在正硅酸乙酯的堿性溶液中,通過調(diào)節(jié)氨水濃度和反應(yīng)時(shí)間,原位生成不同尺寸的二氧化硅小球。并將生成的帶有二氧化硅小球的碳納米管填充到硅橡膠中,實(shí)現(xiàn)復(fù)合。通過紅外和XPS驗(yàn)證了各步合成反應(yīng)的成功,并通過透射電鏡觀察了接枝聚合物碳納米管和原始碳納米管的區(qū)別和不同尺寸二氧化硅改性的碳納米管的形貌。最后,經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn),隨著碳納米管的含量增加,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和硬度明顯提

4、高,且改性的碳納米管比原始碳納米管的效果更加明顯。
　　 3、在碳納米管表面接枝PAA,然后利用其表面的羧基和四氧化三鐵含有的氨基,將磁性的四氧化三鐵修飾到碳納米管表面,使得碳納米管具有磁性。紅外和XPS驗(yàn)證了碳納米管／PAA／四氧化三鐵三者之間的化學(xué)鍵鏈接。熱失重表征了雜化材料中PAA和四氧化三鐵的含量。透射電鏡觀察了不同階段碳納米管的微觀形貌。VSM驗(yàn)證了雜化材料的磁性能(磁飽和強(qiáng)度為47 emu g-1),所制得的雜化材料

5、在磁鐵吸附下15s后被分離出來。最后用帶有磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)流變儀驗(yàn)證了雜化材料和四氧化三鐵的磁流變性能。
　　 4、利用微乳液聚合將混酸摻雜PANI和四氧化三鐵依次接枝到碳納米管表面,然后對(duì)該雜化材料的電磁參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試,并對(duì)吸波性能進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn),由于介電損耗和磁損耗的協(xié)同作用使得雜化材料的吸波性能大幅提高。并通過紅外、XPS、XRD等雜化材料各階段的反應(yīng)及產(chǎn)物進(jìn)行了表征。
　　 5、利用本體聚合,將PAA原位接枝到碳納米