磺化石墨烯和磺化碳納米管為穩(wěn)定劑的乳液聚合和分散聚合研究.pdf

1、碳納米管(CNTs)、石墨烯及其衍生物氧化石墨烯(GO)作為新型碳納米材料，各自擁有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和許多新奇的特性，受到了人們的廣泛關(guān)注。然而，碳納米管、石墨烯和氧化石墨烯表面的范德華力使得其在聚合物等基體中很容易發(fā)生團(tuán)聚，這在很大程度上限制了它們的應(yīng)用。本論文研究了鹽(NaCl)協(xié)同氧化石墨烯穩(wěn)定Pickering乳液的情況;探索了制備石墨烯和碳納米管復(fù)合材料的新方法:即采用分子設(shè)計(jì)的方法對(duì)碳納米管和石墨烯進(jìn)行共價(jià)鍵接枝改性，然后將其作為

2、固體粒子穩(wěn)定劑應(yīng)用于聚合反應(yīng);分別得到了氧化石墨烯/聚苯乙烯，磺化石墨烯(Ⅰ)/聚苯乙烯，磺化石墨烯(Ⅱ)/聚苯乙烯和磺化碳納米管/聚丙烯酰胺四種復(fù)合材料，表征了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能，探討了它們的應(yīng)用前景。主要結(jié)果如下:
　　1)采用改進(jìn)的Hummers法制備了單層GO，在鹽(NaCl)的協(xié)同穩(wěn)定作用下，以GO為固體粒子穩(wěn)定劑制備了Pickering乳液。系統(tǒng)的研究了氧化石墨烯和鹽的濃度對(duì)乳液的影響，為得到穩(wěn)定的Pickering

3、乳液提供了一種簡(jiǎn)單、有效的方法，并用TEM、AFM等手段對(duì)聚合得到的氧化石墨烯/聚苯乙烯納米復(fù)合物的形貌進(jìn)行了表征和分析。
　　2)利用縮合法將含有磺酸基團(tuán)的功能有機(jī)小分子對(duì)GO進(jìn)行共價(jià)鍵改性，制備得到了磺化石墨烯(Ⅰ)。該功能化的石墨烯能夠作為一種有效的固體粒子穩(wěn)定劑應(yīng)用于苯乙烯的Pickering乳液制備，并且通過Pickering乳液聚合反應(yīng)，最終得到了磺化石墨烯(Ⅰ)/聚苯乙烯納米復(fù)合物。用TEM、SEM等手段對(duì)產(chǎn)物的形貌

4、進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，該功能化石墨烯能夠呈高度剝離的狀態(tài)均勻地分散在聚苯乙烯微球中。
　　3)通過重氮鹽法將含有磺酸基團(tuán)的有機(jī)小分子對(duì)石墨烯進(jìn)行功能化改性，制備得到了磺化石墨烯(Ⅱ)，該功能化的石墨烯不僅能夠作為高效的固體粒子穩(wěn)定劑應(yīng)用于Pickering乳液的制備，而且通過聚合反應(yīng)，還能夠作為高效的填充材料均勻地分散在聚苯乙烯產(chǎn)物中。結(jié)果表明，我們成功地制備出了磺化石墨烯(Ⅱ)/聚苯乙烯納米復(fù)合物，而且僅需要少量的磺化石墨烯(Ⅱ