碳納米管類流體的制備及特性研究.pdf

1、碳納米管(CNTs)是一種新型的一維納米材料，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和電性能，在先進(jìn)功能材料中占有不可取代的位置。但是碳納米管具有很高的表面自由能，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，易團(tuán)聚，難分散，使得碳納米管的應(yīng)用受到一定的限制。目前的研究工作主要集中在為了提高其分散性的表面修飾，增強(qiáng)其與聚合物的相容性以及設(shè)計(jì)具有更新的綜合行為的衍生物。一般對(duì)于碳納米管的化學(xué)修飾主要包括碳管表面的共價(jià)接枝，以及通過表面分子堆積(p鍵)和在碳管表面包覆高分子。

2、 前面所有的化學(xué)修飾方法均只展示了在溶劑存在下的類固態(tài)行為，而沒有實(shí)現(xiàn)宏觀的從固-液相的相態(tài)轉(zhuǎn)換。最近通過在碳納米管表面引入柔性長鏈制備了具有類液體行為的碳納米管類流體。這種碳納米管類流體具有流動(dòng)特性、零蒸汽壓，具有特殊的性能(如折射率、粘度、導(dǎo)電性和磁性)，并且實(shí)現(xiàn)了低溫下材料從固-液相的轉(zhuǎn)化。同時(shí)，通過共混法制備了碳納米管類流體/PAll復(fù)合材料，通過掃描電鏡觀察了碳納米管在聚合物基體中的分散及取向，并利用轉(zhuǎn)矩流變儀表征了碳

3、納米管類流體對(duì)聚合物的增塑作用。 本論文通過對(duì)碳納米管進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究： 1．碳納米管的表面氧化，使碳納米管表面產(chǎn)生一定含量的羥基。研究氧化劑(高錳酸鉀、Fenton試劑、混酸)的種類、用量和氧化條件對(duì)碳納米管表面產(chǎn)生的氧化基團(tuán)的影響規(guī)律。通過FTIR、XPS等測試技術(shù)定性、定量分析氧化基團(tuán)的結(jié)構(gòu)。確定控制表面羥基含量的技術(shù)關(guān)鍵。 2．通過O-Si橋鍵使碳納米管表面接枝上有機(jī)正離子鹽。研究有機(jī)正離子鹽的硅

4、氧烷基團(tuán)與碳納米管表面的羥基的反應(yīng)機(jī)制及產(chǎn)物的提純方法。確定最佳反應(yīng)濃度、時(shí)間、溫度和介質(zhì)種類以及提純有機(jī)離子鹽的技術(shù)關(guān)鍵。 3．碳納米管有機(jī)正離子鹽與壬基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉通過離子交換接上含n個(gè)醚鍵的長鏈有機(jī)負(fù)離子鹽，制備出目標(biāo)產(chǎn)品碳納米管類流體。確定最佳反應(yīng)條件，并通過紅外光譜(FTIR)、熱失重(TG)、低溫DSC以及剪切模量的測定對(duì)納米粒子類流體進(jìn)行表征。 4．采用共混法制備了碳納米管類流體/PAll和原始碳納米