氣體膨脹液體中聚合物功能化修飾單壁碳納米管的研究.pdf

1、氣體膨脹液體(GXLs)是一種新型的環(huán)境友好型溶劑，壓力對氣體組分摩爾分?jǐn)?shù)的可控調(diào)節(jié)，可以改變氣體膨脹液體的溶劑強度、粘度、傳輸性能等諸多性質(zhì)。GXLs作為溶劑介質(zhì)，在材料加工、聚合物處理和有機反應(yīng)等方面顯示出了巨大的優(yōu)勢。CO2-膨脹液體(CXLs)是使用最廣泛的一種氣體膨脹液體。據(jù)此，本論文圍繞CXLs作為溶劑介質(zhì)在聚合物功能化修飾單壁碳納米管方面的應(yīng)用，主要進(jìn)行了以下兩個方面的工作，具體研究內(nèi)容如下:
　　 CXLs中兩親

2、性嵌段共聚物聚4-乙烯基吡啶-聚苯乙烯(P4VP-b-PS)非共價鍵功能化修飾單壁碳納米管(SWCNTs):我們利用可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合(RAFT)方法合成了兩親性嵌段共聚物P4VP-b-PS，P4VP-b-PS是理想的兩親性嵌段共聚物，其在乳液聚合、膠束穩(wěn)定、微反應(yīng)器等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用;優(yōu)異的自組裝能力拓展了P4VP-b-PS在納米光刻、催化劑、分子模板和藥物輸送等方面的潛在應(yīng)用。在此，我們研究了CXLs中P4VP-b-PS對

3、SWCNTs的非共價鍵功能化修飾作用。結(jié)果表明:被P4VP-b-PS修飾后的SWCNTs在有機溶劑中表現(xiàn)出更好的分散性能;拉曼(Raman)光譜表明了SWCNTs與P4VP-b-PS鏈之間存在的相互作用;另外，我們通過透視電子顯微鏡(TEM)對P4VP-b-PS/SWCNTs復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)形貌進(jìn)行了觀察，并考察了P4VP-b-PS濃度和CXLs體系壓力對SWCNTs表面聚合物結(jié)晶形貌的影響。隨著反應(yīng)體系壓力的升高，SWCNTs表面P4V

4、P-b-PS的結(jié)晶形貌存在一個明顯的演變過程。在較高聚合物濃度時:隨著壓力的升高，SWCNTs表面的聚合物的結(jié)晶形貌由dottedcoatingscrystals到compactNanohybridShish-Kebab(NHSK)再到helicalNHSK;在較低聚合物濃度時:隨著壓力的升高，結(jié)晶形貌由NHSK到helixNHSK再到coatings。也就是說，CXLs方法能夠控制P4VP-b-PS在SWCNTs表面的結(jié)晶形貌;同時我

5、們研究了CXLs中P4VP-b-PS在SWCNTs表面的結(jié)晶機理。
　　 CXLs中聚4-乙烯基吡啶(P4VP)“graftingto”接枝SWCNTs:聚合物共價鍵接枝碳納米管主要有“graftingfrom”和“graftingto”兩種方法。這一部分，我們采用“graftingto”方法研究了CXLs中2，2，6，6-四甲基哌啶封端的聚4-乙烯基毗啶(P4VP-TEMPO)在SWCNTs表面的共價鍵接枝反應(yīng)。考察了不同分子