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《碳納米管表面接枝聚合物修飾及其性能的研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、摘要本論文以多壁碳納米管(MwNT)的表面修飾為主，通過(guò)自由基轉(zhuǎn)移聚合(ATRP)及氮氧自由基偶合(ATNRC)等不同的合成方法將高聚物接枝到MWNT表面，利用紅外，核磁，透射電鏡，熱失重分析等測(cè)試手段對(duì)這些復(fù)合材料進(jìn)行表征。主要工作如下：1．利用混酸法處理MWNT，在其表面引入羧基。首先，通過(guò)4．羥基．2，2，6，6．四甲基吡啶氮氧自由基(TEMPO)與酸化后MWNT表面的羧基的脫水縮合反應(yīng)，制備了表面帶有氮氧自由基的MWNT(MWNT-TEMPO)。同時(shí)制備大分子引發(fā)劑溴化聚7,--醇(PEG
2、．Br)，溴化聚甲基丙烯酸N，N．二甲氨基乙酯(PDMAEMA．Br)，溴化聚甲基丙烯酸叔丁酯(PtBA．a(chǎn)r)。然后將大分子引發(fā)劑與MWNT-TEMPO在溴化亞銅／五甲基二乙烯基三胺(CuBr／PMDETA)存在的條件下，進(jìn)行偶合反應(yīng)，得到了修飾后的MWNT。所得的產(chǎn)物通過(guò)紅外、熱失重分析等進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，通過(guò)ATNRC方法得到MWNT．TEMPO／PDMAEMA．Br／PtBA—Br體系的接枝效率較高，分別達(dá)到75．4％、89．1％；而MWNT-TEMPO．PEG上的PEG接枝效率僅為5
3、5．9％，與MWNT_TEMPO／PEG．Br／St及MWN仰EG—Br體系偶合效率相當(dāng)。這說(shuō)明ATNRC本身對(duì)于PEG．Br體系并不適用，原因在于PEG．Br自由基過(guò)于活潑，而MWNT-TEMPO捕捉自由基的能力很慢，造成自由基失活，即便添加St單體，在此非均相體系中也不能充分發(fā)揮其轉(zhuǎn)移自由基延遲其失活時(shí)間的作用，提高接枝效率；但與其他有關(guān)PEG．Br／TEMPO體系相比較，MWNT_TEMPO．PEG的效率較高，這是由于MWNT具有較強(qiáng)的捕捉自由基能力，提高了PEG．Br體系A(chǔ)TRNC的效率。
4、2．利用ATRP方法，制備不同分子量的PDMAEMA，與MWNT-TEMPO偶合得到目的產(chǎn)物MWNT-g．PDMAEMA。產(chǎn)物利用GPC，TGA，核磁對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。利用旋轉(zhuǎn)流變儀測(cè)試了水溶液在不同pH值下的流變特性，討論了聚合物的溫度／pH敏感性，發(fā)現(xiàn)隨pH升高，聚合物溶液的LCST隨之降低。與相同濃度的PDMAEMA聚合物溶液相比較，MWNT．g．PDMAEMA的水溶液具有更高的強(qiáng)度及模量；通過(guò)添加均聚物的方法，得到了具有剪切增稠性能的高強(qiáng)高模的聚合物溶液；流變特性研究發(fā)現(xiàn)：MWNT．g．P
5、DMAEMA的剪切增稠行為在一定的條件下，受以下幾方面的因素所影響：MWNT．g．PDMAEMA溶液濃度，PDMAEMA的鏈長(zhǎng)，PDMAEMA的固含量，pH值。同時(shí)研究了不同外加鹽，pH值和NaCI濃度對(duì)該接枝共聚物在水溶液中的LCST及自組裝行為的影響，發(fā)現(xiàn)pH值的升高和外加鹽濃度的增大有利于分形圖案的形成。3．利用ATNRC成功制備MWNT-g．PDMAEMA．mPEG，并同0c．環(huán)糊精(儀．CD)進(jìn)行包合，對(duì)包合物進(jìn)行紅外和核磁表征，并計(jì)算了其中【EG】旭．CD的比值為2．06。利用TGA、
6、DSC等手段進(jìn)行了表征，證明0c．CD已經(jīng)成功套在了PEG鏈上；利用旋轉(zhuǎn)流變儀研究了包合物的流變特性，分析表明，MWNT-g-PDMAEMA．mPEG／a．CD具有溫度／pH敏感性，且其包合物的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PDMAEMA．PEG／a-CD包合物的強(qiáng)度，分析原因是在凝膠的形成過(guò)程中，MWNT由于強(qiáng)烈的疏水作用會(huì)自組裝發(fā)生聚集，這種聚集作用的結(jié)果使MWNT作為凝膠的超級(jí)交聯(lián)點(diǎn)促進(jìn)了凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成，因而提高了凝膠的強(qiáng)度。熱性能的研究表明，MWNT的引入顯著改善了凝膠的熱穩(wěn)定性，并使其熱分解溫度提高了大約
7、500C，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前的有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。關(guān)鍵詞：碳納米管；原子轉(zhuǎn)移氮氧自由基偶合；PEG；PDMAEMA；環(huán)糊精I(xiàn)I／。煳煳AbstractInthisthesis，covalentmodificationofmulti—walledcarbonnanotubes(MWNT)bysomenovelwell—definedcopolymerthroughatomtransfernitroxideradicalcoupling(ATNRC)reactionwasstudied，whichwereprep
8、aredby，atomtransferradicalpolymerization(ATRP)，andSOon．SampleswerecharacterizedbyFTIR，TEMand1．MWNTwith2,2，6，6一tetramethylpiperidine—l—oxy(MWNT-TEMPO)groupsWaspreparedfirstbyesterificationof4-hydroxy-2，2，6，6一tetramethylpiperidine一1一oxy(HO-TEMPO
