“V”型兩親性聚合物接枝的納米材料的制備及其性能研究.pdf

1、碳納米管在電子、光學(xué)、聚合物共混材料方面有其獨特的性能,是科學(xué)界研究的熱點。而納米級的金剛石粉同樣具有金剛石優(yōu)良的物理和化學(xué)特性,而且其應(yīng)用范圍更廣,納米金剛石的制造,特別是應(yīng)用,是近年來各國科學(xué)家的熱門研究課題。然而它們都在溶劑中難于分散,極大地制約了其應(yīng)用,因此有必要對其表面進行功能化,提高分散性和加工性能?；钚宰杂苫酆蠈酆衔锏慕Y(jié)構(gòu)可控性方面有其獨特的特點,在聚合物材料設(shè)計方面有著廣泛的運用。其中RAFT聚合單體適用性廣,反應(yīng)條

2、件溫和,不存在原子轉(zhuǎn)移自由基聚合中去除殘余離子的問題。本文旨在采用RAFT方法合成結(jié)構(gòu)可控的官能化嵌段共聚物,探討以活性自由基聚合技術(shù)功能化碳納米管、納米金剛石的方法,以及聚合物修飾后的納米材料的溶液性質(zhì)。主要包括以下內(nèi)容:
　　 (1)首先以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑,二硫代苯甲酸異丙苯酯為鏈轉(zhuǎn)移劑研究了功能性單體N,N-dimethylaminoethyl methacrylate(DMAEMA),poly(ethylenegly

3、col)methyl ether methacrylate(PEGMA),t-butyl methacrylate(t-BMA),2-hydroxyl ethyl methacrylate(HEMA),glycidyl methacrylate(GMA),methyl methacrylate(MMA),styrene(st)的RAFT聚合,聚合呈活性特征,得到了結(jié)構(gòu)可控的多分散指數(shù)低于1.35的官能化嵌段聚合物。合成了中間嵌段帶活性官

4、能團的嵌段聚合物PtBMA-b-PGMA-b-PS,PtBMA-6-PHEMA-b-PDMAEMA,PMMA-b-PGMA-b-P(PEGMA)。利用合成的嵌段共聚物PtBMA-b-PGMA-b-PS中活性環(huán)氧基團同胺基取代的金剛烷反應(yīng),合成了嵌段中含金剛烷單元的三嵌段聚合物。
　　 (2)利用嵌段共聚物(PtBMA-b-PGMA-b-PS)的活性環(huán)氧基團與羧化的納米金剛石的羧基反應(yīng),通過"center-linking"的方泫得

5、到了“V型”嵌段聚合物修飾的納米金剛石PtBMA-g-ND-g-PS。該接枝物中聚甲基丙烯酸特丁酯鏈段的特丁基在三氟乙酸存在下水解,得到了兩親性聚合物聚苯乙烯PS和聚甲基丙烯酸PMAA同時接枝的納米金剛石PMAA-g-ND-g-PS。使用TEM、SEM和TGA表征了聚合物官能化納米金剛石的結(jié)構(gòu)形態(tài)和接枝率。這種“V型”兩親性聚合物接枝的納米金剛石不僅能在有機溶劑和水中分散而且能在油水界面進行自組裝。
　　 (3)利用鏈中帶環(huán)氧官

6、能團或羥基官能團的嵌段聚合物(PtBMA-b-PGMA-b-PS和PtBMA-b-PHEMA-b-PDMAEMA),分別與碳納米管表面的羧基或酰氯反應(yīng),通過"center-linking”的方法將兩種不同聚合物同時接枝到碳納米管上,得到了“V型”聚合物修飾的碳納米管,這種不同聚合物同時接枝上碳納米管的結(jié)構(gòu)未見報到。將其中嵌段單元的特丁基水解,就得到兩親性聚合物和兩性聚電解質(zhì)修飾的碳納米管。這種兩親性聚合物和兩性聚電解質(zhì)接枝的碳納米管在溶

7、劑中的分散性能得到了很大的提高,而且對pH變化敏感,還能實現(xiàn)碳納米管在油水界面的自組裝。
　　 (4)原始碳納米管由于其疏水疏油性能,在超聲分散后能被置換到油水的界面,形成水包油或油包水的“Pickering”乳液。原始碳納米管在油水界面組裝后將油水分為兩相,我們利用界面的接枝反應(yīng)來修飾碳納米管。在水相中添加水溶性單體和水溶性引發(fā)劑,在油相中添加油溶性單體和油溶性引發(fā)劑,然后利用兩相中的原位自由基聚合法一步在碳納米管的表面同時接