碳纳米管表面接枝聚合物及其对聚合物的改性研究

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1、碳纳米管表面接枝聚合物及其聚合物的改性研究摘要本文通过对碳纳米管表面一系列的化学处理，接枝上可以引发原子转移自由基聚合(ARTP)的溴元素，然后以接枝有溴元素的碳纳米管为引发端，引发苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯等单体进行聚合。然后将有机无机杂化材料分别采用熔融共混的方法和溶液共混的方法制备了碳纳米管／聚对苯乙二酸丁二醇酯(MWNT／PBT)和碳纳米管／环氧树脂(MWNT／EP)复合材料，并研究了碳纳米管对复合材料性能的影响。通过对碳纳米管进行傅立叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(1HNMR)的分析，表明了聚合物链成功的接枝到碳纳米管表面，透射电子显微镜(TEM)直观的向

2、我们展示了接枝前后碳纳米表面的变化；并利用热重分析(TGA)对接枝率进行了大概的估算，利用凝胶色谱仪(GPC)对分子量以及分子量分部进行了测定。对碳纳米管／聚对苯乙二酸丁二醇酯(MWNT／PBT)复合材料的力学性能、加工性能、结晶性能等性能进行了研究，并利用差示扫描量热法(DSC)对复合材料的非等温结晶动力学进行了研究。以及对碳纳米管／环氧树脂复合材料(MWNT／EP)，然后对复合材料的力学性能、电学性能、热性能和动态力学性能(DMA)进行了分析研究。通过以上的测试分析我们可以确定碳纳米管在两种复合材料中的最佳比例。关键词：碳纳米管，原子转移自由基聚合，碳纳米管／聚对苯乙二酸丁二醇酯，碳纳

3、米管／环氧树脂ThestudyofGraftedPolymerontoMWNTAndmodifiedPolymerAbstraetInthispaper，wegraftedBrontothesurfaceofCarbonnanotubesbyaseriesofchemicalreaction．FirstweputthePolystyrene(PS)，polymethylmethacrylate(PMMA)and(PGMA)chainsgraftedtothesurfaceofcarbonnanotubesviaatomtransferradicalpolymerization(ATRP)．

4、Thenthehybridmatericalwasaddedtopolymer，wepreparedMWNT／PBTcompositebymeltblendingandMWNT／EPcompositebysolutionblending．Westudiedtheinfectionofpropertiesofcomposites．MWNTsampleswerecharacterizedbyFTIR，1HNMR．TheresultsshowthatthepolymerchainsweregraftedtosurfaceofnanocarbonandTEMimagesofthesamplespr

5、ovidedirectevidenceforthechangingofnanostructure．ThegraftedpolymerquantitiesoftheresultingproductsbeexaminedbyTGAandmolecular—weightwasdeterminedbyGPC．mechanicalproperties，electricalproperties，processperformance，thermalperformance，crystallizationbehaviorandisothermalcrystallizationkineticsofcompos

6、itswerestudied，theresultsshowthatthebestcontentsofCarbonNanotubesincomposite．Keywords：Carbonnanotube；ATRP；MWNT／PBT；MWNT／EP插图清单图1．1碳纳米管的结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2图1．2石墨电弧法制备碳纳米管的实验装置示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4图1．3化学气相沉积法制备碳纳米管的装置示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5图2．1ATRP反应机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14图2．2MWNT-Br反应示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

7、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17图2．3MWNT-g．PS反应示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．17图2．4碳纳米管的IR谱图比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．19图2．5表面接枝聚合物碳纳米管的TGA⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．20图2．6MWNT的TEM照片⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．21图2．7MWNT表面接枝PMMA的1HNMR谱图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯22图