聚酯、聚酰胺功能化多壁碳納米管的制備與性能研究.pdf

1、碳納米管(CNTs)是化學和材料領(lǐng)域最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。獨特的結(jié)構(gòu)使其在高性能復(fù)合材料、導體和半導體材料、能儲材料和機電傳感器等方面都有廣泛的應(yīng)用。然而CNTs與高聚物之間相容性比較差,制約著CNTs在聚合物增強材料方面的應(yīng)用。早期的CNTs/高聚物雜化材料采用物理混合的方法制備,CNTs與高聚物之間相互作用力弱,CNTs極易從高聚物基體中“撥出”。近來,廣泛采用溶液澆注、電紡絲和添加表面活性劑等方法制備CNTs/高聚物雜化材料,提高CN

2、Ts與高聚物之間的相互作用力,但實測結(jié)果距離理論值還相差較遠,如在CNTs表面接枝聚合物分子鏈,再將其添加到聚合物中制成雜化材料,無疑會大幅度提高雜化材料的物理力學、電學等性能。 本論文分別采用羧基多壁碳納米管(MWNT-COOH)、羥基多壁碳納米管(MWNT-OH)與己二酸、1,3-丙二醇作為單體,原位聚合法制備聚(己二酸-1,3-丙二醇酯)功能化羧基多壁碳納米管(PHCNTs)和聚(己二酸-1,3-丙二醇酯)功能化羥基多壁碳

3、納米管(PHHCNTs)。采用紅外光譜(FTIR)、透射電鏡(TEM)、熱重分析(TG)和差示掃描量熱法(DSC)等方法進行結(jié)構(gòu)與性能分析,并研究MWNTs、催化劑質(zhì)量百分含量對產(chǎn)物非等溫結(jié)晶性能的影響。結(jié)果表明,所合成的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)達到預(yù)期設(shè)計,聚酯分子接枝到MWNT-COOH、MWNT-OH表面,聚酯層平均厚度分別為3nm和2nm。隨著MWNT-COOH、MWNT-OH質(zhì)量百分含量的增加,表面聚酯鏈長度逐漸降低；Avrami方程可以準確

4、地描述PHCNTs和PHHCNTs的非等溫結(jié)晶過程。催化劑和冷卻速率對PHCNTs和PHHCNTs結(jié)晶機理影響不大。 通過霍夫曼降解反應(yīng)制備氨基多壁碳納米管(MWNT-NH2),采用FTIR、TG、X射線光電子能譜儀(XPS)、拉曼光譜(Raman)等測試手段對MWNT-NH2以及反應(yīng)過程中得到的兩種中間產(chǎn)物酰氯基多壁碳納米管(MWNT-COCl)和酰胺基多壁碳納米管(MWNT-CONH2)的結(jié)構(gòu)和性能進行分析。采用原位聚合法,

5、將PA66鹽分別與MWNT-COOH、MWNT-NH2聚合,制備PA66功能化羧基多壁碳納米管(NFMWNT)和PA66功能化氨基多壁碳納米管(NACNTs)。采用FTIR、TEM、XPS、TG、動態(tài)機械熱分析(DMA)、DSC、X-射線衍射(XRD)等一系列測試手段以及溶解性實驗對NFMWNT、NACNTs的結(jié)構(gòu)和性能進行研究。結(jié)果表明,PA66與MWNT-COOH、MWNT-NH2發(fā)生接枝共聚反應(yīng),MWNT-COOH表面PA66層平