ATRP方法可控合成碳纳米管/聚合物复合材料

发布时间：2021-07-23 00:13

　　众所周知,碳纳米管不仅具备优异的性能,而且是聚合物纳米复合材料的增强体。但是由于碳纳米管在聚合物中难以分散并且碳纳米管和聚合物基材之间相互作用力较差,限制了其作为聚合物纳米复合材料的增强材料的应用。碳纳米管在聚合物中难以分散的本质与传统的填料（如球形粒子和碳纤维）不同,碳纳米管具有很小的纳米尺寸的高长径比（>1000）和极大的表面积,并且目前商业化所提供的碳纳米管通常是严重的缠绕在一起的,导致了其分散的困难。碳纳米管／聚合物纳米复合材料的性能主要取决于碳纳米管在聚合物中分散性和碳纳米管与聚合物之间相互作用力。通过对碳纳米管表面进行功能化可有效改善上述问题,目前对碳纳米管表面改性的方法有很多,按照活性分子和碳纳米管上C原子间的相互作用力可分为化学改性法和物理改性法。化学改性法是指将功能化基团通过共价键连接在碳纳米管的碳骨架上,可以发生在碳纳米管的末端或侧壁,功能化基团的引入增加了碳纳米管的化学反应活性,增加了碳纳米管和聚合物间的相互作用力；而物理改性则是让其他含共轭体系的化合物与碳纳米管的离域π键的非共价结合,有机分子包覆或缠绕在碳纳米管的表面。相比物理改性,化学改性所获得功能化C... 

【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 碳纳米管简介
        1.1.1 碳纳米管的发现和结构
        1.1.2 碳纳米管的性能
        1.1.3 碳纳米管应用中存在的问题
        1.1.4 碳纳米管的改性
    1.2 活性聚合
        1.2.1 活性自由基聚合
        1.2.2 氮氧调控自由基聚合(NMP)
        1.2.3 可逆加成-断裂转移(RAFT)自由基聚合
        1.2.4 原子转移自由基聚合(ATRP)
            1.2.4.1 原子转移自由基聚合的聚合机理
            1.2.4.2 ATRP的引发剂
                1.2.4.2.1 小分子型ATRP引发剂
            1.2.4.3 原子转移自由基聚合体系的单体
            1.2.4.4 原子转移自由基聚合体系的催化剂
                1.2.4.4.1 铜系催化剂
                1.2.4.4.2 镍系催化剂
                1.2.4.4.3 钯系催化剂
                1.2.4.4.4 钌系催化剂
                1.2.4.4.5 铁系催化剂
                1.2.4.4.6 铼系催化剂
            1.2.4.5 原子转移自由基聚合的特点
            1.2.4.6 原子转移自由基聚合的应用
                1.2.4.6.1 合成大分子单体
                1.2.4.6.2 嵌段共聚物
                1.2.4.6.3 接枝共聚物
                1.2.4.6.4 星型聚合物
    1.3 本课题研究的内容及创新之处
    参考文献
第二章 多壁碳纳米管接枝ATRP引发剂的制备
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验仪器和原料
        2.2.2 测试仪器与方法
        2.2.3 实验过程与步骤
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 多壁碳纳米管酸化的表征
        2.3.2 碳管接枝ATRP引发剂的表征
        2.3.3 碳纳米管接枝PMMA的表征
    2.4 结论
    参考文献
第三章 ATRP方法可控合成多壁碳纳米管/PS复合材料的制备
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验仪器和原料
        3.2.2 测试仪器与方法
        3.2.3 实验合成部分
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 MWCNT-g-PS的红外谱图
        3.3.3 碳纳米管修饰的TGA曲线
        3.3.4 改性前后碳纳米管的TEM照片
        3.3.5 反应动力学研究
        3.3.6 MWCNT-g-PS分散性能
        3.3.7 MWCNT-g-PS力学性能分析
    3.4 结论
    参考文献
第四章 ATRP方法可控合成多壁碳纳米管/PCL-b-PNIPAM复合材料
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 实验仪器和使用方法
    4.3 实验合成
        4.3.1 羟基化碳纳米管的合成
        4.3.3 碳纳米管接枝两亲性嵌段共聚物复合材料的合成(MWCNT-PCL-PNIPAM)
    4.4 实验结果与讨论
        4.4.1 修饰的多壁碳纳米管的红外谱线
        4.4.2 修饰的多壁碳纳米管的拉曼光谱
        4.4.3 碳纳米管接枝聚合物的红外光谱图
        4.4.4 碳纳米管接枝PCL的核磁图谱
        4.4.5 碳纳米管接枝PCL-b-PNIPAM的核磁图谱
        4.4.6 修饰前后碳纳米管的热重曲线
        4.4.7 修饰前后碳纳米管的透射电镜图
        4.4.8 碳纳米管和碳纳米管接枝PCL-b-PNIPAM的XRD图谱
        4.4.9 修饰前后碳管的分散性
    4.5 结论
    参考文献
第五章 结论
致谢
攻读硕士期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]聚苯乙烯改性方法及其应用研究进展[J]. 姚海军,杨永青,常新林,钱辉,杨兵.  化学工程与装备. 2009(07)
[2]聚苯乙烯/碳纳米管复合材料研究进展[J]. 孙国星,陈光明,刘正平.  高分子通报. 2009(02)
[3]TiCl4共引发异丁烯正离子聚合合成反应活性聚异丁烯[J]. 林涛,吴一弦,叶晓林,张来宝,黄启谷,武冠英.  高分子学报. 2008(02)
[4]两亲性嵌段共聚物改性的多壁碳纳米管的制备[J]. 王国建,陶春锋,董玥.  功能材料. 2007(06)
[5]聚酰胺6/粘土纳米复合材料结晶行为研究进展[J]. 刘明华,陈光明,漆宗能,马德柱,刘晓明,马永梅.  高分子通报. 2006(10)
[6]ATRP法合成大分子单体及其在微球制备中的应用[J]. 杨伟,陆剑燕,杨成,刘晓亚,陈明清.  化工进展. 2006(10)
[7]原子转移自由基聚合制备含氟嵌段共聚物及其性能[J]. 武兵,李欣欣,焦健,吴平平,韩哲文.  华东理工大学学报. 2001(01)
[8]活性自由基聚合制备结构明晰的苯乙烯和丙烯酸八氟戊酯接枝共聚物(英文)[J]. 刘兵,袁才根,胡春圃.  合成橡胶工业. 2000(06)
[9]聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料研究进展[J]. 陈光明,李强,漆宗能,王佛松.  高分子通报. 1999(04)
[10]嵌段共聚物对LDPE/PS共混物性能和形态的影响[J]. 游长江,石小华.  高分子材料科学与工程. 1998(01)



本文编号：3298188