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《超支化聚合物改性碳納米管及其分散性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、序號(hào)：編號(hào)：第八屆大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告作品名稱：超支化聚合物改性碳納米管及其分散性能研究學(xué)院全稱：化學(xué)生物與材料科學(xué)學(xué)院申報(bào)者姓名：林烜陳林李真張艷梅（集體名稱）：作品類別：■自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論文□哲學(xué)社會(huì)科學(xué)類社會(huì)調(diào)查報(bào)告和學(xué)術(shù)文□科技發(fā)明制作9摘要本實(shí)驗(yàn)初步探索了端胺基超支化聚酰胺胺對(duì)多壁碳納米管改性的可行性，并考察了改性碳納米管在不同溶劑中的分散性能，希望為改善碳納米管在水等溶劑中的分散性提供一條新思路。本實(shí)驗(yàn)首先使用H2SO4/HNO3混合酸處理多壁碳納米管，使碳納米管表面引入羧基，然后與二氯亞砜反應(yīng)，得到酰氯化的碳納米管，最后通過酰氯與
2、胺基的反應(yīng)將超支化聚酰胺胺接枝到多壁碳納米管表面，從而達(dá)到表面改性的效果。FTIR表明超支化聚酰胺胺可以成功地接枝到多壁碳納米管表面。在水、乙醇、丙酮中的分散結(jié)果表明：在水分散體系中，分散性為酸化CNTs>原樣CNTs>超支化CNTs，乙醇分散體系中：酸化CNTs>原樣CNTs>超支化CNTs，丙酮分散體系中：酸化CNTs>原樣CNTs>超支化CNTs。三種溶劑中，酸化碳納米管的分散性較佳，而超支化聚酰胺胺改性的碳納米管分散性能下降。究其原因，超支化聚酰胺胺的用量影響了改性的效果，超支化聚酰胺胺在本實(shí)驗(yàn)用量下起了交聯(lián)點(diǎn)的作用，將不同的碳納米管連接在一起，
3、非但不能提高其分散性反而降低了其分散性，能達(dá)到最佳分散效果的用量還需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。關(guān)鍵詞多壁碳納米管，超支化聚酰胺胺，分散性1.緒言碳納米管(CNTs)具有良好的力學(xué)、熱學(xué)及電學(xué)性質(zhì)，已成為人們的研究熱點(diǎn)之一【1-4】。但由于碳納米管自身的特殊結(jié)構(gòu)，使其相互纏繞在一起，在溶劑、聚合物等基體中的分散性較差，從而限制了其應(yīng)用。高能超聲能夠剝離開團(tuán)聚的CNTs,改善其在溶液中的分散性,但是該分散體系不穩(wěn)定,CNTs會(huì)很快重新團(tuán)聚沉降。相比之下,對(duì)CNTs進(jìn)行表面修飾是一種提高分散穩(wěn)定性的較好途徑。CNTs的表面化學(xué)改性方法主要有兩類:一種為缺陷功能化，即在CNT
4、s表面結(jié)構(gòu)存在缺陷之處產(chǎn)生具有反應(yīng)活性的官能團(tuán)，進(jìn)而在CNTs表面引入聚合物分子；另一種為側(cè)壁功能化，包括CNTs表面直接氟化、陰離子聚合、自由基聚合、電化學(xué)還原、電子轉(zhuǎn)移等方法【5-7】。引入的分子有多種，如烷烴，有機(jī)胺等。樹狀聚合物具有結(jié)構(gòu)高度支化、表面官能團(tuán)密度高、化學(xué)穩(wěn)定性良好、表面功能化簡單易行等特點(diǎn)，目前已被應(yīng)用于藥物緩釋、生物醫(yī)學(xué)、信息材料等領(lǐng)域，最近有人使用樹狀聚合物改性碳管以提高其分散性，取得了良好效果，但樹狀聚合物合成成本高，能否采用具有類似結(jié)構(gòu)的超支化聚合物對(duì)其改性以改善其分散性？有學(xué)者曾進(jìn)行了有益探索，但還不深入【8,9】。所以本
5、實(shí)驗(yàn)擬采用表面接枝的方法在多壁碳納米管表面引入超支化聚酰胺胺，初步探索端氨基超支化聚酰胺胺對(duì)多壁碳納米管改性的可行性，并考察改性碳納米管在不同溶劑中的分散性能，希望能促進(jìn)人們對(duì)超支化改性碳納米管的認(rèn)識(shí)。92.實(shí)驗(yàn)部分2.1試劑和儀器多壁碳納米管，硫酸，硝酸，二氯亞砜，三氯甲烷，乙醇，丙酮，丙烯酸甲酯、二乙烯三胺、甲醇等，以上試劑均為分析純，HBP（自制），實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）；DF-Ⅱ集熱式磁力熱攪拌器（江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠）；DZF-6020型真空干燥箱（上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司）；R系列旋
6、轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司）；W201恒溫水浴鍋（上海申生科技有限公司）；分光光度計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；AGB5型電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；LD24-2型自動(dòng)平衡離心機(jī)（江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠）；KQ3200E型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；富士通數(shù)碼相機(jī)（富士通（中國）有限公司）；傅里葉變換紅外光譜儀（美國）2.2超支化酰胺胺的制備及溶解性能測(cè)試將52ml二乙烯三胺置于250ml三口燒瓶中,冰水浴冷卻,在N2保護(hù)下,用慢慢滴加43ml丙烯酸甲酯和100ml甲醇的混合溶液,滴加完畢后在常溫下反應(yīng)4h,得到淡黃色透明
7、AB2型單體。然后轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,減壓除去甲醇,升溫至95℃繼續(xù)減壓反應(yīng)4h,停止反應(yīng),得到粘稠淡黃色物質(zhì)，即為端氨基超支化聚酰胺胺（圖1）。圖1端氨基超支化聚酰胺胺取一定量的超支化聚酰胺胺分別溶于水、甲醇、乙醇、丙酮、二甲亞砜、N，N-二甲基甲酰胺、苯、四氯化碳等溶劑中，觀察其溶解性。92.3超支化聚合物改性碳納米管將多壁碳納米管首先用H2SO4／HNO3混合處理引入羧基，然后用二氯亞砜酰氯處理將羧基轉(zhuǎn)化為酰氯，最后與超支化端氨基聚酰胺反應(yīng)引入胺基。實(shí)驗(yàn)原理如下：（1）H2SO4/HNO3（2）SOCl2COClCOClCOClCOClHBP-NH2
8、CONH-HBP-NH2NH2CONH-HBP-NH2NH2CONH-HBP-N
