碳納米材料表面接枝聚合物改性.pdf

1、碳納米材料自從1985年發(fā)現(xiàn)富勒烯以來(lái)，由于其具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。其中碳納米管和石墨烯最受人們歡迎，這是因?yàn)樘技{米管和石墨烯都具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，優(yōu)異的物理、化學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)和機(jī)械性能。但是，碳納米管和石墨烯的比表面積大，容易團(tuán)聚，在普通溶劑及聚合物基體中的溶解性和分散性比較差，這將極大限制了它們?cè)诤芏囝I(lǐng)域方面的應(yīng)用，所以人們用各種方法對(duì)碳納米材料進(jìn)行改性。碳納米材料的表面修飾可以減小碳納米粒子的表面能，改

2、變碳納米粒子的表面極性，提高它與基體的親和力，減少粒子之間的團(tuán)聚，從而提高碳納米粒子在普通的有機(jī)溶劑以及聚合物基體中的分散性和溶解性，以擴(kuò)大碳納米材料的應(yīng)用范圍。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，聚合物接枝碳納米材料是改性碳納米材料性能的有效方法，目前所報(bào)道的聚合物改性碳納米材料的主要方法有：物理包埋法、原位自由基聚合法和離子加成法。其中原位自由基聚合法和離子加成法改性的碳納米材料，不僅可以提高其與聚合物基體的相容性，還可以改善聚合物的穩(wěn)定性和

3、導(dǎo)電性。
　　 本文采用原位自由基聚合和陽(yáng)離子加成兩種方法在碳納米管和石墨烯表面接枝聚合物，主要實(shí)驗(yàn)方法、表征手段以及結(jié)果如下：
　　 1.通過(guò)原位溶液自由基聚合法在多壁碳納米管表面接枝聚苯乙烯
　　 利用原位溶液自由基聚合法將聚苯乙烯接枝于多壁碳納米管表面，碳納米管改性之前沒(méi)經(jīng)過(guò)任何純化處理，改性之后仍然保持了它原來(lái)的長(zhǎng)度。分析了引發(fā)劑的加入量和聚合溫度對(duì)聚合物接枝率(PG％)和單體轉(zhuǎn)化率(C％)的影響，當(dāng)加入

4、的引發(fā)劑量為單體質(zhì)量的0.5％、反應(yīng)溫度較高時(shí)得到的產(chǎn)物的PG％最高為15.6％。FT-IR、Raman和TEM分析證明聚苯乙烯被成功地接枝于多壁碳納米管表面。
　　 2.通過(guò)Friedel-Craft烷基化反應(yīng)制備多壁碳納米管/聚氯乙烯接枝聚合物
　　 首次采用Friedel-Craft烷基化反應(yīng)在多壁碳納米管表面接枝聚氯乙烯，利用三氯化鋁作催化劑，三氯甲烷作溶劑，討論了催化劑量、反應(yīng)溫度及反應(yīng)時(shí)間對(duì)接枝率的影響，所得

5、產(chǎn)物接枝率最高為289％。FT-IR、Raman、TEM和分散性比較的分析證實(shí)了聚氯乙烯通過(guò)Friedel-Craft烷基化反應(yīng)被成功接枝到多壁碳納米管上。
　　 3.通過(guò)原位溶液自由基聚合法在石墨烯表面接枝聚苯乙烯
　　 通過(guò)氧化-還原法用石墨粉成功地制備了石墨烯片，然后通過(guò)原位溶液自由基聚合法制得聚苯乙烯改性的石墨烯。通過(guò)FT-IR、Raman、GPC、TEM、電導(dǎo)率的分析證明聚苯乙烯被成功地接枝于石墨烯表面。隨著引