文档介绍：复旦大学
博士学位论文
纳米碳管表面的聚合物修饰及其初步应用于纳米复合材料的研
究
姓名:谢龙
申请学位级别:博士
专业:高分子化学与物理
指导教师:杨玉良
20070416
摘要纳米碳管表面的聚合物修饰及其初步应用于纳米复合材料的研究碳管进行聚合物修饰的方法中仍然存在着难以克服的困难——“实旖性较差等。本课题内容主要围绕上述问题展开,并且成功实现将部分聚合物的表征结果证实了此接枝反应的高效性——厚而且均匀的聚合物层包な盗怂孀欧从κ奔涞难映ぞ酆衔镉胩脊艿募厦芏瘸手鸾到目前为止,在纳米碳管相关的溶液或基体树脂中处理、控制及组装等功能性领域中,共价键合方式修饰纳米碳管已经成为最有效的手段之一。然而对纳米”接枝方式中较大分子量聚合物痬慕又γ芏鹊汀⒎从μ跫G蟾呶隆⒊な奔和制备过程相对繁琐,以及现有改性方式用于工业化生产的可改性纳米碳管的方式应用于高性能纳米复合材料的制备。以下为主要内容:肨活性聚合方式制备含有较高反应活性苄氯基团的两嵌段共聚物,并在相对温和的条件下通过芳基化法在单壁纳米碳管表面引入苯炔基团。利用苄氯与苯炔基团之间的偶合反应,成功地采用“”方式将分子量高达痬的两嵌段其聚物接枝到单壁纳米碳管表面,实现了以多点键合方式对单壁纳米碳管的表面改性,并在碳管表面形成了致密均匀聚合物接枝层。通过拉曼和表征了一步法接枝到碳管表面的苯炔基团;覆在单壁纳米碳管的表面;在%的热失重与—慕峁嘁致;同时,增加的趋势。这一界面层的设计和实现改善了以采用“”方式进行较大分子量聚合物对纳米碳管表面接枝不均匀的状况,不仅为较大分子量的功能性聚合物修饰纳米碳管开辟了新的途径,也为优化聚合物/单壁碳管纳米复合材料开辟了一种新颖有效思路,并且有利于系统地研究聚合物/纳米碳管界面层的键合密度与复合材料最终力学性能的相关性。俦谀擅滋脊艿奈锢砗突灾史浅=咏诘ケ谀擅滋脊埽涮厥獾管层结构也赋予它独特的应用领域。我们采用“”接枝方法并以多点键合的方式对少壁纳米碳管进行聚合物表面修饰,通过两嵌段共聚物上的多个苄氯基团与碳管表面的苯炔基团的偶合反溃玫皆谔脊鼙砻娓呒厦芏鹊木酆衔复垦人学博,环何中文摘要
接枝层。据理论预测,聚合物/碳管界面的多点键合方式能有效改善聚合物基复合材料的应力传输效率及相关性能。我们把利用上述改性方式修饰的纳米碳管通过溶剂、超声的辅助,并借助旋转涂膜的方法与工业级聚苯乙烯树脂复合制成了高性能的纳米复合薄膜。针对薄膜平面、液氮脆断面以及拉伸断面的进行了表征,结果证明改性后的纳米碳管能在树脂中得到非常良好的分散效果。碳管的净含量仅为%的复合薄膜即可在拉伸强度和拉伸模量方面分别提高了约%和%。热性能方面也得到明恩增强,相对于纯树脂,在纳米碳管含量少于%时其复合薄膜的玻璃化温度几乎没有变化,但是当碳管含量继续增大至%复合薄膜的玻璃化温度则被提高了接近。碳管含量继续增加却会阻碍复合薄膜的力学性能的进一步提高,并且其玻璃化温度的进一步提升也不再明显。憬荨⒏咝嵌阅擅滋脊芙芯酆衔镄奘瘟煊虻姆⒄棺非蟆N颐峭ü常规方式进行聚苯乙烯的制备:采用,,。通过将对炔基苯胺藿拥缴俦诤偷ケ谀擅滋脊的表面,得到表面带有苯炔基团的功能化纳米碳管—。在三氟甲基磺酸存在的情况下,利用苯乙烯分子链末端残留段端基上的氰基与猄谋饺不谑椅绿跫陆蟹从Γ得到聚苯乙烯包覆且在溶剂中有着良好溶解性能的纳米碳管。通过和缺碚髁司酆衔锕δ芑擅滋脊艿慕峁剐翁徒又πЧ籖和表征结果证实了纳米碳管在接枝上聚合物前后相关性能的差异。该方法首次实现了在室温条件下进行聚合物对碳管的修饰;同时,实现了一步法制备带功能性基团的聚合物,完全避免了传统“”方式修饰碳管的过程中需要对聚合物进行功能化的繁琐步骤。捎诒揭蚁┑ヌ蹇梢杂攵嘀忠蚁┗ヌ褰泄簿壑聘骶酆衔铮沂屎于多种引发方式,因此我们介绍一种便捷的方式在纳米碳管表面引入大量苯乙烯单体,以便实现聚合物对碳管表面的修饰和简化碳管填充的复合材料的制各工艺。首先通过在砻嬉氡饺不牛⒗帽饺灿胲新然呐己戏从将对氯甲基苯乙烯接枝到砻妫纬筛缓揭蚁┑ヌ宓腟。表面包含大量苯乙烯单体的梢酝ü胍蚁┗ヌ褰性痪酆系姆绞浇芯中文摘蔓复旦犬学博宦畚
合物对砻婀布奂又Α甌和跃酆衔锝又π奘魏蟮腟表征结果证实了聚合物对砻娴慕又πЧ=鼋鐾ü新燃谆揭蚁┒其表面修饰后的纯稍谌芗林械玫揭欢ǖ娜芙夥稚⑿Чü徊接聚苯乙烯接枝修饰后的谌芗林械娜芙庑Ч飨缘氐玫礁纳啤U庵滞过先在砻嬉氡揭蚁┑ヌ謇葱奘文擅滋脊艿姆椒ǎ瓤梢允剐奘魏蟮碳管与乙烯基单体原位聚合实现聚合物对纳米碳管的修饰,也可将富含苯乙烯单体的ü厶寤旌戏绞街苯佑刖酆衔锸髦票父咝阅芨春喜牧稀关键词:纳米碳管,苯炔基,聚合物,功能化,力学性能中文摘要复日人学博貉宦傥
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