碳納米纖維的表面聚合物功能化.pdf

1、碳納米纖維與碳納米管相似，有著較多獨(dú)特的性能：諸如較高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，較強(qiáng)的機(jī)械性能等，所以碳納米纖維可以很好地應(yīng)用于聚合物添加劑材料、氣體存儲(chǔ)材料、燃料電池的電極以及催化劑載體等。但碳納米纖維在水或大多數(shù)有機(jī)溶劑中的難溶、難分散是顯而易見(jiàn)的，這就使得它與橡膠等有機(jī)物復(fù)合時(shí)難混入、難分散，大大限制了碳納米纖維在有機(jī)復(fù)合材料中的應(yīng)用。對(duì)碳納米纖維進(jìn)行表面修飾，特別是在表面接枝聚合物，改善它在有機(jī)溶劑中的分散性具有很大的意義。 本

2、文利用能很好地控制聚合物接枝量和接枝密度的“接出來(lái)”方法，把具有很好生物降解性的聚ε-己內(nèi)酯通過(guò)ε-己內(nèi)酯單體的原位開環(huán)聚合接枝在碳納米纖維的表面。 首先先合成羥基功能化的碳納米纖維：主要是先對(duì)碳納米纖維原料進(jìn)行酸化氧化處理得到表面帶有大量羧酸基團(tuán)的碳納米纖維（CNF-COOH），然后用二氯亞砜將羧基轉(zhuǎn)化為活性更高的酰氯基團(tuán)，再與過(guò)量的乙二醇反應(yīng)得到表面帶有羥基活性引發(fā)基團(tuán)的碳納米纖維（CNF-OH），TGA測(cè)定CNF-OH中引

3、發(fā)基團(tuán)羥基的密度為0.60 mmol g-1，它可以作為下一步反應(yīng)的大分子引發(fā)劑。 利用表面帶有羥基的碳納米纖維（CNF-OH），在催化劑辛酸亞錫的存在下，成功地引發(fā)了ε-己內(nèi)酯單體的原位開環(huán)聚合。通過(guò)控制單體與引發(fā)劑的投料比可以很簡(jiǎn)單地控制接枝聚合物的含量從19.8 wt％到64.2 wt％不等，對(duì)于聚ε-己內(nèi)酯功能化的CNFs，Raman測(cè)試表明CNFs的D模強(qiáng)度變大，同時(shí)在1615 cm-1處出現(xiàn)了肩峰（我們稱之為D’模）

4、，它的強(qiáng)度隨著接枝量的增大而增強(qiáng)，但我們?cè)赗aman譜圖上沒(méi)有觀察到聚ε-己內(nèi)酯的Raman信號(hào)峰。SEM測(cè)試表明隨著接枝量的增大，棒狀結(jié)構(gòu)的CNFs變得不是很清楚，這主要是因?yàn)楫?dāng)接枝量很大時(shí)（大于60 wt％），聚合物相變得連續(xù)，聚ε-己內(nèi)酯接枝的CNFs變得團(tuán)簇在一起。在TEM圖上我們清晰地看到了以CNFs為核，聚ε-己內(nèi)酯為殼的核—?dú)ば徒Y(jié)構(gòu)。DSC和WAXD曲線上可以明顯看出聚ε-己內(nèi)酯接枝的CNFs與CNFs和聚ε-己內(nèi)酯共混物