碳纳米点在橡胶复合材料中的应用研究

发布时间：2023-03-05 01:55

　　碳基纳米材料,如炭黑,富勒烯,纳米金刚石,碳纳米管和石墨烯等,凭借优异的物理和化学特性受到了广泛研究关注。碳纳米点(CDs)作为一类新兴的碳基纳米材料,其合成工艺简单产率高,合成原料来源广泛可再生,产物低毒甚至无毒,且具有优异的生物相容性。同时,CDs结构及表面官能化极易调控,丰富的表面活性官能团不仅赋予其优异的水溶性,在聚合物/CDs复合材料的界面设计及构筑方面具有其他碳基纳米材料无法比拟的先天优势。但目前关于聚合物/CDs复合材料的研究主要集中于固态荧光聚合物复合材料的制备和性能表征,有关CDs在二烯烃橡胶复合材料的应用研究尚未见报道。基于上述背景,本论文主要围绕CDs在橡胶复合材料的增强和功能化应用这一主题开展研究,主要内容如下:(1)采用柠檬酸为碳源,乙二胺作表面钝化剂,通过简单温和的一步微波辅助法制备有机胺钝化碳纳米点(EDA-CDs)。结果表明,EDA-CDs为类球状颗粒,粒径均匀且分布窄;其结构主要由内部碳核和表面官能团晕层组成,经乙二胺钝化后,EDA-CDs颗粒表面含有大量的氨基官能团,如酰胺和伯胺等,而内部碳核结构也掺杂氮元素。此外,所制备EDA-CDs还具有优异的自...

【文章页数】：166 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 碳纳米点的合成方法
        1.2.1 电化学法
        1.2.2 燃烧/高温/水热/酸蚀氧化法
        1.2.3 模板合成法
        1.2.4 微波/超声辅助合成法
        1.2.5 电弧放电合成法
        1.2.6 激光烧蚀法
        1.2.7 等离子处理法
    1.3 碳纳米点的性能
        1.3.1 光吸收特性
        1.3.2 光致发光特性
        1.3.3 化学发光和电化学发光特性
        1.3.4 形态和表面性质
        1.3.5 光稳定性
        1.3.6 细胞毒性
        1.3.7 自由基清除和抗氧化活性
    1.4 碳纳米点的应用
        1.4.1 荧光探针
        1.4.2 生物成像
        1.4.3 聚合物复合材料
    1.5 本研究的目的与主要内容
        1.5.1 本研究的目的与意义
        1.5.2 本研究的主要内容
        1.5.3 本研究的创新之处
第二章 表面钝化碳纳米点的自由基清除和抗氧化活性研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 表面钝化碳纳米点的制备
        2.2.3 测试与表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 表面钝化碳纳米点的形貌及结构表征
        2.3.2 表面钝化碳纳米点的自由基清除及抗氧化活性
    2.4 本章小结
第三章 有机胺钝化碳纳米点在二烯烃橡胶抗热氧老化中的应用研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 有机胺钝化碳纳米点的制备
        3.2.3 橡胶/有机胺钝化碳纳米点复合材料的制备
        3.2.4 测试与表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 丁苯橡胶/有机胺钝化碳纳米点复合材料的硫化特性
        3.3.2 丁苯橡胶/有机胺钝化碳纳米点复合材料的力学性能
        3.3.3 丁苯橡胶/有机胺钝化碳纳米点复合材料的抗热氧老化性能
        3.3.4 有机胺钝化碳纳米点的结构对橡胶复合材料抗热氧老化性能的影响
    3.4 本章小结
第四章 碳纳米点负载埃洛石纳米管在二烯烃橡胶抗热氧老化中的应用研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 表面钝化碳纳米点填灌埃洛石纳米管的制备
        4.2.3 表面钝化碳纳米点填灌埃洛石纳米管的表面硅烷化改性
        4.2.4 丁苯橡胶复合材料的制备
        4.2.5 测试与表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 表面钝化碳纳米点填灌埃洛石纳米管的表征
        4.3.2 丁苯橡胶/埃洛石纳米管复合材料的抗热氧老化性能
    4.4 本章小结
第五章 橡胶/碳纳米点复合材料：多重可牺牲界面单元的构筑及其增强机理研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验原料
        5.2.2 表面钝化碳纳米点的制备
        5.2.3 马来酸酐接枝聚戊二烯橡胶及其复合材料的制备
        5.2.4 测试与表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 聚异戊二烯/碳纳米点复合材料中多重可牺牲单元的构筑
        5.3.2 聚异戊二烯/碳纳米点复合材料中界面多重氢键的动态特性表征
        5.3.3 聚异戊二烯/碳纳米点复合材料中力学性能
        5.3.4 聚异戊二烯/碳纳米点复合材料的应变诱导结晶行为
        5.3.5 聚异戊二烯/碳纳米点复合材料中界面共价桥接链段的关键作用
    5.4 本章小结
第六章 橡胶/碳纳米点复合材料：逾渗界面网络的构筑及其增强机理研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 实验原料
        6.2.2 环氧化天然橡胶复合材料的制备
        6.2.3 测试与表征
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 表面钝化碳纳米点与铁离子间的相互作用研究
        6.3.2 界面金属配位相互作用对复合材料力学性能的影响
        6.3.3 富金属界面分子层的演变研究及其对复合材料分子松弛特性的影响
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3755458