表面引發(fā)不朽聚合功能化碳納米管的性能研究.pdf

1、1953年，德國(guó)拜耳公司首次利用光氣與二醇縮合的方法制備了聚碳酸酯(PC)，它是一種無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)味、透明的熱塑性工程塑料，具有高透射率和折射率，分別達(dá)到90％和1.587。目前應(yīng)用最多的雙酚A型聚碳酸酯(BPA-PC)就是通過(guò)這種方法制得，但是由于反應(yīng)過(guò)程中使用光氣以及雙酚A，隨著近年來(lái)人們環(huán)保和健康意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，BPA-PC的生產(chǎn)和使用受到了越來(lái)越多的爭(zhēng)議。1969年，日本東京大學(xué)的Inoue研究組首次報(bào)道了由CO2和環(huán)氧烷烴交替共

2、聚制備聚碳酸酯(PPC)。過(guò)去幾十年，利用可再生CO2作為Cl的來(lái)源制備可降解脂肪族聚碳酸酯材料引起了非常廣泛的關(guān)注。這不僅僅是為了彌足石油短缺的實(shí)際需求，更是為了尋求一種可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)塑料的生物可降解材料，從而避免日益嚴(yán)重的塑料垃圾問(wèn)題。盡管，最近工業(yè)上已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了環(huán)氧烷烴與CO2的交替共聚反應(yīng)，然而，無(wú)定型的聚碳酸酯具有較低的機(jī)械性能及較差的熱穩(wěn)定性極大的限制了它的應(yīng)用范圍。
　　碳納米管(CNT)作為無(wú)機(jī)納米粒子的一員，它具

3、有非常高的力學(xué)強(qiáng)度，耐化學(xué)腐蝕耐高溫，同時(shí)它還是非常好的導(dǎo)體。因此，它經(jīng)常作為一種填充材料來(lái)改善高分子材料的力學(xué)與熱學(xué)性能。雖然碳納米管有很多優(yōu)點(diǎn)，但是很難得到分散很好地CNT/聚合物復(fù)合材料，因?yàn)樘技{米管極在聚合物基體中極易發(fā)生集聚現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)集聚它會(huì)在很大程度上降低納米復(fù)合材料的性能。目前，有很多方法使碳納米管穩(wěn)定均一的分散在聚合物中來(lái)制備CNT/聚合物復(fù)合材料，其中表面引發(fā)活性/可控技術(shù)（即從表面接枝法）可以在功能化的納米粒子表

4、面共價(jià)的接枝聚合物刷，獲得我們非常期望的優(yōu)良性能如:加工性、分散性、熱穩(wěn)定性、溶解性以及與聚合物基體的相容性。
　　本文中，利用高活性的雙功能(SalenCo(Ⅲ)，TBD)催化劑聚合反應(yīng)，使大位阻的環(huán)氧環(huán)己烷及CO2的共聚物、環(huán)氧丙烷與CO2的共聚物以及它們的嵌段共聚物功能化碳納米管。在室溫至100℃的條件下，通過(guò)快速可逆鏈轉(zhuǎn)移的表面引發(fā)不朽聚合方法，在酸化的碳納米管表面引發(fā)環(huán)氧烷烴與CO2的不朽共聚反應(yīng)。表面引發(fā)不朽聚合結(jié)合了

5、不朽聚合的優(yōu)勢(shì)、過(guò)程簡(jiǎn)單綠色。聚碳酸酯功能化的碳納米管可以很好地溶解于極性或者非極性的有機(jī)溶劑中。形態(tài)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，聚碳酸酯在MWNTs表面形成了厚度均勻的聚合物刷。并且發(fā)現(xiàn)功能化之后的碳納米管制備的柔韌性薄膜展示出非常優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度及導(dǎo)電性。另外，制備的CNT-g-PPC與PPC本體有很好的相容性可以用來(lái)提高PPC的機(jī)械性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，功能化的碳納米管對(duì)聚碳酸酯復(fù)合材料起到了非常大的增強(qiáng)作用，主要是由于CNT-g-PPC使CNT在聚