改性碳纳米管为抗静电剂的聚苯乙烯超微粉体的制备

发布时间：2017-08-30 15:40

  本文关键词：改性碳纳米管为抗静电剂的聚苯乙烯超微粉体的制备

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【摘要】：本文主要研究用于3D打印的抗静电聚苯乙烯超微粉体的制备。碳纳米管结构的特殊性,决定了它具有优异的导电性能。但是它在水中或者是有机溶剂中的溶解性较差,使其不能在树脂基体中很好的分散,从而限制了它在各个领域的实际应用。本论文通过叠氮化的方式对碳纳米管进行共价功能化改性,制备了聚苯乙烯包覆的碳纳米管。然后利用原位悬浮聚合的方法制备抗静电的聚苯乙烯超微粉体,得到电性能和热性能有明显提高的聚苯乙烯超微粉体。1.碳纳米管的叠氮化共价功能化改性,首先通过自由基聚合制备丙烯酰氯-苯乙烯共聚物,使聚苯乙烯上含有酰氯基团,其次通过酰氯键与叠氮化钠反应生成酰基叠氮基团(-CON3)制备叠氮化物,酰基叠氮基团(-CON3)在高温条件下热分解与碳纳米管反应,得到聚苯乙烯包覆改性的碳纳米管。采用傅里叶红外光谱(FT-IR),扫面电镜(SEM),拉曼光谱(Raman),透射电镜(TEM),元素分析,热失重分析(TGA)等测试对改性碳纳米管的结构进行表征。实验结果表明聚苯乙烯成功的接枝到了碳纳米管的表面,而且接枝量随着共聚物叠氮化程度的提高和聚合度的增大而有所提高。2.采用原位悬浮聚合制备聚苯乙烯超微粉体,加入十二烷基磺酸钠(SDBS)作为助分散剂。研究转速的大小,分散剂和碳纳米管的用量对粒径的影响。当分散剂用量为1.5wt%,转速为650 r/min时,粉体的平均粒径在53μm,分散系数为0.10左右,分布相对较好。碳纳米管对粒径有一定的影响,但是影响较小。3.采用原位悬浮聚合制备了叠氮化丙烯酸-苯乙烯共聚物接枝的碳纳米管／聚苯乙烯(PS-co-APAA-g-MWCNTs/PS)复合材料,抗静电性能比MWCNTs/聚苯乙烯(MWCNTs/PS)的好。PS-co-APAA-g-MWCNTs的加入也明显提高了复合材料力学性能和热稳定性。
【关键词】：叠氮化 多壁碳纳米管 抗静电 原位悬浮聚合 3D打印
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O632.13;TB332
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 绪论15-33
• 1.1 引言15
• 1.2 3D打印技术15-19
• 1.2.1 3D打印技术的工艺类型16-17
• 1.2.2 3D打印技术材料的分类17-18
• 1.2.3 功能性3D打印材料18
• 1.2.4 聚苯乙烯超微粉体在SLS中的应用18-19
• 1.3 抗静电复合材料19-20
• 1.3.1 静电的产生及危害19
• 1.3.2 抗静电的介质19
• 1.3.3 抗静电的材料19-20
• 1.4 碳纳米管的介绍及改性20-27
• 1.4.1 碳纳米管的结构及性能21-23
• 1.4.2 碳纳米管的改性23-25
• 1.4.3 叠氮化碳纳米管的制备25-27
• 1.5 聚苯乙烯超微粉体的制备27-30
• 1.5.1 聚苯乙烯概述27
• 1.5.2 微球的制备方法27-29
• 1.5.3 原位聚合制备聚苯乙烯复合微球29-30
• 1.6 本文研究内容30-33
• 第二章 实验部分33-41
• 2.1 改性碳纳米管的制备33-36
• 2.1.1 实验原料及仪器33-34
• 2.1.2 叠氮化聚丙烯酸接枝碳纳米管34
• 2.1.2.1 聚丙烯酰氯的制备34
• 2.1.2.2 叠氮化聚丙烯酸的制备34
• 2.1.2.3 叠氮化聚丙烯酸接枝碳纳米管的制备34
• 2.1.3 酸化碳纳米管的制备34
• 2.1.4 聚苯乙烯官能化碳纳米管34-35
• 2.1.4.1 丙烯酰氯-苯乙烯共聚物的制备34-35
• 2.1.4.2 叠氮化丙烯酸-苯乙烯共聚物的制备35
• 2.1.4.3 聚苯乙烯官能化碳纳米管的制备35
• 2.1.5 测试与表征35-36
• 2.2 超微粉体粒径的控制及制备36-41
• 2.2.1 实验原料及仪器36-37
• 2.2.2 基本配方37
• 2.2.3 聚苯乙烯超微粉体的制备37
• 2.2.4 碳纳米管/聚苯乙烯超微粉体的制备37-38
• 2.2.5 聚苯乙烯接枝碳纳米管/聚苯乙烯超微粉体的制备38
• 2.2.6 测试与表征38-41
• 第三章 结果与讨论41-81
• 3.1 叠氮化物接枝碳纳米管的表征41-44
• 3.2 聚苯乙烯接枝碳纳米管的表征44-60
• 3.2.1 丙烯酰氯-苯乙烯共聚物的表征44-46
• 3.2.2 叠氮化丙烯酸-苯乙烯共聚物的表征46-47
• 3.2.3 碳纳米管的接枝改性的表征47-52
• 3.2.4 碳纳米管分散性的表征52-54
• 3.2.5 不同叠氮化程度的PS-co-APAA接枝改性的碳纳米管54-56
• 3.2.6 不同聚合度的APAA-co-PS接枝改性的碳纳米管56-59
• 3.2.7 小结59-60
• 3.3 超微粉体的制备与表征60-64
• 3.3.1 分散剂对粒径的影响60
• 3.3.2 转速对粒径的影响60-61
• 3.3.3 聚苯乙烯超微粉体的形貌61-62
• 3.3.4 碳纳米管的加入对超微粉体粒径的影响62-64
• 3.3.5 小结64
• 3.4 复合材料的制备与表征64-68
• 3.4.1 断面的SEM电镜观察64-67
• 3.4.2 断面的TEM电镜观察67-68
• 3.4.3 小结68
• 3.5 聚苯乙烯接枝碳纳米管/聚苯乙烯的表征68-81
• 3.5.1 聚苯乙烯接枝碳纳米管/聚苯乙烯的抗静电性研究70-71
• 3.5.2 聚苯乙烯接枝碳纳米管/聚苯乙烯的导热性研究71-72
• 3.5.3 聚苯乙烯接枝碳纳米管/聚苯乙烯热机械性能的研究72-75
• 3.5.4 聚苯乙烯接枝碳纳米管/聚苯乙烯的热稳定性研究75-77
• 3.5.5 聚苯乙烯接枝碳纳米管/聚苯乙烯的流变性研究77-78
• 3.5.6 小结78-81
• 第四章 结论81-83
• 参考文献83-89
• 致谢89-91
• 研究成果和发表的学术论文91-93
• 作者及导师介绍93-94
• 附件94-95

【参考文献】

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本文编号：760163