纳米金刚石的表面功能化研究

发布时间：2017-10-27 08:28

  本文关键词：纳米金刚石的表面功能化研究

  更多相关文章： 纳米金刚石 生物聚酯 环氧树脂 功能化 分散性

【摘要】：自从上世纪60年代俄罗斯科学家在爆轰残留物中发现纳米金刚石(ND)以来,ND就得到了广泛关注。ND的制备较为容易,并具备优异的生物相容性,低毒性,耐磨性等优异性能,在众多领域都拥有极为广阔的应用前景。然而,由于ND具有很大的比表面积,表面还可能包覆有石墨杂质,以及表面官能团之间的范德华力和化学键合作用,原始的ND通常会呈微米级的团聚,很难分散开来。团聚状态的ND不仅不会发挥ND的优异性能,反而会形成缺陷,导致材料性能的下降。因此,必须改善ND的分散性,以期在各领域中充分发挥ND的优异特性。本论文采用两种有效的新方法分别将生物聚酯和环氧树脂接枝到ND表面,包括如下两部分:(1)利用开环聚合的方法在ND表面接枝生物聚酯逐步用浓硫酸/浓硝酸的混合溶液、二氯亚砜和1,6-己二醇对ND进行表面处理,将羟基引入到ND表面。利用ND表面的羟基分别与左旋丙交酯(LLA)、ε-己内脂(CL)和三亚甲基碳酸酯(TMC)发生表面引发开环反应,制得表面分别接枝三种生物聚酯的ND。经生物聚酯改性后的ND不仅会有效改善ND的分散性,还能够提高ND的生物相容性。另外,生物聚酯修饰后的ND还可以作为生物纳米粒子,在生物医学领域具有重要的应用。(2)选用四种不同官能度的环氧树脂对ND进行表面功能化采用简单有效的方法将环氧单体接枝到ND表面。利用浓硫酸/浓硝酸的混合溶液制得ND-COOH,并逐步二氯亚砜和三乙烯四胺对ND进行表面处理,制得ND-NH2,分别将ND-COOH和ND-NH2接枝不同官能度的环氧树脂,选用双酚A型环氧树脂(DGEBA)、三官能度环氧树脂(TGAP)、四官能度环氧树脂(TGDDM)和酚醛型环氧树脂(DGEBA)对ND进行改性。经环氧功能化的ND可以有效改善ND的团聚问题,还可与多种聚合物发生化学反应,如聚酰胺、聚氨酯、聚丙烯酸和聚乙烯醇等。因此,在改善ND分散性的同时,它还可以作为扩链剂或交联剂,提高材料的性能。
【关键词】：纳米金刚石 生物聚酯 环氧树脂 功能化 分散性
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;TQ163
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 纳米科技及纳米材料10-11
• 1.1.1 纳米材料的分类10
• 1.1.2 纳米材料的基本效应10-11
• 1.2 纳米金刚石概述11-20
• 1.2.1 纳米金刚石的制备和提纯11-13
• 1.2.1.1 冲击波法合成纳米金刚石粉末11
• 1.2.1.2 爆轰法合成纳米金刚石粉末11-12
• 1.2.1.3 其他方法合成纳米金刚石12
• 1.2.1.4 纳米金刚石的提纯12-13
• 1.2.2 纳米金刚石的结构13-14
• 1.2.3 纳米金刚石的性质14-15
• 1.2.3.1 表面活性14
• 1.2.3.2 德拜温度14
• 1.2.3.3 化学稳定性14
• 1.2.3.4 形貌14-15
• 1.2.3.5 无毒性和生物相容性15
• 1.2.4 纳米金刚石的应用研究现状15-20
• 1.2.4.1 生物医学方面的应用15-17
• 1.2.4.2 细胞成像方面的应用17-18
• 1.2.4.3 温度探测方面的应用18
• 1.2.4.4 抛光方面的应用18-19
• 1.2.4.5 润滑领域的应用19-20
• 1.2.4.6 其他应用20
• 1.3 纳米金刚石的分散20-24
• 1.3.1 纳米金刚石的团聚原因20-21
• 1.3.2 纳米金刚石的分散方法21-24
• 1.3.2.1 物理方法对纳米金刚石解团聚21-23
• 1.3.2.2 化学方法对纳米金刚石解团聚23-24
• 1.4 课题研究意义24-25
• 1.5 课题主要研究内容25-26
• 第二章 纳米金刚石接枝生物聚酯26-42
• 2.1 引言26
• 2.2 实验试剂及仪器设备26-28
• 2.3 纳米金刚石接枝生物聚酯的制备28-30
• 2.3.1 左旋丙交酯的制备28
• 2.3.2 混酸修饰纳米金刚石28
• 2.3.3 二氯亚砜修饰纳米金刚石28-29
• 2.3.4 1,6-己二醇修饰纳米金刚石29
• 2.3.5 生物聚酯修饰纳米金刚石29-30
• 2.4 表征测试30
• 2.5 结果讨论30-40
• 2.5.1 左旋丙交酯的红外光谱和核磁谱图分析31
• 2.5.2 红外谱图分析31-33
• 2.5.3 拉曼光谱分析33-34
• 2.5.4 热失重分析34-35
• 2.5.5 分散性测试35-36
• 2.5.6 粒径分析36-38
• 2.5.7 形貌观察38-40
• 2.5.8 机理解释40
• 2.6 本章小结40-42
• 第三章 环氧树脂修饰纳米金刚石的研究42-58
• 3.1 引言42
• 3.2 实验试剂及仪器设备42-44
• 3.3 纳米金刚石接枝环氧树脂44-46
• 3.3.1 酸化纳米金刚石接枝环氧树脂44-45
• 3.3.2 纳米金刚石的胺化45
• 3.3.3 胺化纳米金刚石接枝环氧树脂45-46
• 3.4 表征测试46
• 3.5 结果讨论46-55
• 3.5.1 红外谱图分析46-49
• 3.5.1.1 胺化ND的红外光谱分析46-47
• 3.5.1.2 ND-COOH接枝环氧树脂的红外光谱分析47
• 3.5.1.3 ND-NH_2接枝环氧树脂的红外光谱分析47-49
• 3.5.2 X射线衍射谱图分析49
• 3.5.3 热失重分析49-51
• 3.5.4 分散性测试51-52
• 3.5.5 粒径分析52-54
• 3.5.6 形貌观察54-55
• 3.6 本章小结55-58
• 第四章 全文总结58-60
• 参考文献60-66
• 攻读硕士学位期间获得的科研成果66-68
• 致谢68

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本文编号：1102720