碳纳米管表面接枝聚合物及其对聚合物的改性研究

论文摘要

碳纳米管自1991年发现以来，其优异的物理、化学和机械性能，巨大的潜在应用价值得到了全球科学家和研究人员的广泛关注。但由于其表面的特殊结构和内部的强范德华力，致使其几乎不溶于任何溶剂，这就限制了它的应用。本文通过在碳纳米管表面接枝上可用做可逆-加成-裂解-链转移活性聚合（RAFT）的链转移剂二硫代碳酸酯，然后用这些管壁接有二硫代碳酸酯的碳纳米管作为链转移剂引发苯乙烯（st）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）的共聚，从而在碳纳米管的管壁上接枝上聚合物链，发现用聚合物链包裹后的碳纳米管，其在溶剂中的分散性和稳定性较好。并将接枝上苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯无规共聚物的碳纳米管用于聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）、尼龙6（PA6）、高密度聚乙烯（HDPE）及聚氯乙烯（PVC）的改性，制备了一系列碳纳米管聚合物纳米复合材料，主要研究了碳纳米管对聚合物力学性能的影响以及碳纳米管在聚合物中的分散情况，结果表明填充碳纳米管后聚合物的力学性能得到了提高，改性后的碳纳米管在聚合物中的分散情况良好。使用FTIR对碳纳米管接枝聚合物的效果进行分析，利用TEM对包覆聚合物前后碳纳米管直径的变化进行了观察，利用SEM观察碳纳米管在复合材料中的分散情况，通过力学性能测试研究了填充碳纳米管后纳米复合材料力学性能的变化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 插图清单
• 表格清单
• 第一章 绪论
• 1.1 聚合物基纳米复合材料
• 1.1.1 纳米粒子的特性
• 1.1.2 聚合物基纳米复合材料的制备方法
• 1.1.3 聚合物基纳米复合材料的作用机理
• 1.1.3.1 纳米粒子与聚合物的物理化学作用
• 1.1.3.2 微裂纹化机理
• 1.1.4 纳米技术在塑料改性中的应用
• 1.2 碳纳米管的结构和性能及其化学修饰的研究进展
• 1.2.1 碳纳米管的结构
• 1.2.2 碳纳米管的性能
• 1.2.2.1 碳纳米管的力学性能
• 1.2.2.2 碳纳米管的光电性能
• 1.2.2.3 碳纳米管的储氢性能
• 1.2.3 碳纳米管的化学修饰研究进展
• 1.2.3.1 碳纳米管的有机共价化学修饰
• 1.2.3.2 碳纳米管的有机非共价化学修饰
• 1.3 RAFT活性聚合
• 1.3.1 RAFT反应机理
• 1.3.2 RAFT试剂的结构特点和合成方法
• 1.3.3 RAFT聚合研究现状及应用
• 1.4 碳纳米管/聚合物复合材料研究进展
• 1.4.1 碳纳米管/聚合物复合材料的性能
• 1.4.2 碳纳米管/聚合物复合材料的界面
• 1.4.3 碳纳米管/聚合物复合材料的应用前景
• 1.5 本论文研究的目的和意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2 实验设备及仪器
• 2.2 实验过程
• 2.2.1 试剂的纯化
• 2.2.2 实验步骤
• 2.3 测试与表征
• 第三章 采用RAFT方法在碳纳米管表面接枝聚合物
• 3.1 引言
• 3.2 实验步骤
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 合成产物结构分析
• 3.3.2 产物的TEM图像
• 3.3.3 溶解度测试
• 3.4 本章小结
• 第四章 PC/碳纳米管复合材料的力学性能和结构
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 碳纳米管/PC纳米复合材料的力学性能
• 4.3.2 PC/碳纳米管复合材料冲击断面的扫描电镜（SEM）分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 碳纳米管/聚丙烯复合材料的制备和表征
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 碳纳米管/聚丙烯复合材料的力学性能
• 5.3.2 碳纳米管/PP复合材料的冲击断面SEM分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 碳纳米管/PA6复合材料的制备与表征
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 碳纳米管/PA6复合材料的力学性能
• 6.3.2 SEM观察碳纳米管/PA6复合材料的微观形貌
• 6.4 本章小结
• 第七章 碳纳米管/HDPE复合材料的制备与表征
• 7.1 引言
• 7.2 实验部分
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 碳纳米管/HDPE复合材料的力学性能
• 7.3.2 碳纳米管/HDPE复合材料的冲击断面SEM观察
• 7.4 本章小结
• 第八章 碳纳米管/PVC复合材料的制备与表征
• 8.1 引言
• 8.2 实验部分
• 8.3 结果与讨论
• 8.3.1 碳纳米管/PVC复合材料的力学性能
• 8.3.2 碳纳米管/PVC复合材料的拉伸断面SEM观察
• 8.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 研究生期间发表论文情况