碳納米管表面改性及其與聚苯乙烯納米粒子復(fù)合的研究.pdf

1、碳納米管(CNTs)因獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使其具有優(yōu)異的性能，在聚合物基復(fù)合材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，而其不溶不熔及與其它基體材料相容性差的缺陷嚴(yán)重制約其應(yīng)用進(jìn)程。因此，提高溶解性、增強(qiáng)與基體材料的相容性及界面結(jié)合力將有助于其性能的充分發(fā)揮，對CNTs進(jìn)行表面改性是解決此問題的有效途徑。此外，制備新型CNTs復(fù)合材料也是科技界研究的重要方向之一。本研究采用酯化法在相轉(zhuǎn)移催化劑的作用下制備了對氯甲基苯乙烯(CMS)功能化的MWCNTs，在

2、此基礎(chǔ)上，利用乳液聚合法制備出新型聚苯乙烯納米粒子-碳納米管復(fù)合材料(PSNP-MWCNT)，對上述改性乳液聚合過程中反應(yīng)的主要影響因素進(jìn)行了研究，并初步探討不同制備方法對復(fù)合材料性能的影響。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)在氧化MWCNTs的基礎(chǔ)上，采用酯化法利用相轉(zhuǎn)移催化劑制備了CMS功能化的MWCNTs(MWCNT-CMS)。FTIR，Raman，UV-vis及熒光光譜結(jié)果表明CMS以共價鍵接枝到MWCNTs上，MWCNT-C

3、MS呈“核-殼”結(jié)構(gòu)，包覆層CMS的厚度約為1～1.5nm，接枝率為11wt.％左右，MWCNT-CMS在眾多有機(jī)溶劑中具有良好的分散性。
　　(2)在上述工作基礎(chǔ)上，以MWCNT-CMS和苯乙烯(St)為反應(yīng)物，采用乳液聚合法制備了新型PSNP-MWCNT納米復(fù)合材料。FTIR、Raman等測試結(jié)果表明部分聚苯乙烯納米粒子(PSNP)以共價鍵成功與MWCNT-CMS連接，另一部分以單獨(dú)的PSNP存在;產(chǎn)物經(jīng)甲苯溶解并多次洗滌后，

4、TEM觀察結(jié)果顯示MWCNTs表面有5～7nm厚的包覆層，TGA結(jié)果顯示該層的重量約為16.7wt.％。
　　(3)初步研究溫度和配比對上述“改性乳液聚合法”制備PSNP-MWCNT復(fù)合材料的影響。通過考察溫度對轉(zhuǎn)化率和乳膠粒粒徑分布的影響，確定了該反應(yīng)的最佳反應(yīng)溫度為70℃;另外，考察了MWCNT-CMS與苯乙烯(St)配比對轉(zhuǎn)化率、乳膠粒粒徑、復(fù)合材料熱性能等的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在MWCNT-CMS∶St為(1-2)∶100，所制