聚合物接枝碳纳米管在聚合物基纳米复合材料中的分散与定位

来源 :浙江大学化学工程与生物工程学系 浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hghkjhnnggh
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
碳纳米管是一种新型的一维纳米材料,由于其具有力学、电学和热学性能的独特组合,被认为是传统纳米填充材料的替代或补充,是制备多功能聚合物基纳米复合材料的理想添加相。但是,由于具有很高的表面自由能和很大的长径比,碳纳米管极易发生团聚,难以分散在溶剂和基体材料中,使得它在复合材料中的广泛应用受到了限制。通过在碳纳米管表面接枝聚合物是改善其分散性的有效方法之一。可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合不仅可以实现众多单体的活性自由基聚合,合成窄分子量分布聚合物,还能设计和合成具有复杂拓扑结构的聚合物,如嵌段,星型和梳型聚合物等。其中,线性两嵌段共聚物合成方法简单,其聚合物链可以自发聚集形成纳米尺度的、周期性的层状、柱状、球形或互穿网络微相分离聚集态结构。本文拟通过调控纳米微相分离结构各相与碳纳米管之间的相互作用,实现碳纳米管在纳米多相聚合物材料基体中的分散和定位,主要结果包括:(1)以二硫代苯甲酸苯乙基酯(CDB)为链转移剂,通过可逆加成断链链转移(RAFT)聚合得到了组成不同的苯乙烯-4-乙烯基吡啶嵌段共聚物(PS-b-P4VP),并对聚合反应动力学和产物分子量的可控性进行了研究。该反应具有明显的活性特征,得到的嵌段共聚物分子量分布较窄。用透射电镜(TEM)观察嵌段共聚物的本体相形态,发现其呈现出规整的周期性微纳结构。随着嵌段组成的不同,分别观察到周期尺寸在几十纳米的层状和柱状结构。(2)通过表面引发的ATRP聚合,制备了接枝含量从66.2%到78.4%的一个系列的聚甲基丙烯酸叔丁酯接枝的单壁碳纳米管(SWNT-g-PtBMA)。在三氟乙酸的催化下,将碳纳米管表面的聚甲基丙烯酸叔丁酯水解为聚甲基丙烯酸,制备了聚甲基丙烯酸接枝的单壁碳纳米管(SWNT-g-PMAA)。采用FT-IR对SWNT-g-PtBMA和SWNT-g-PMAA进行了表征,证实了其结构。采用TEM观察SWNT-g-PtBMA的形貌,发现大多数SWNT-g-PtBMA形成了具有“核/壳”结构的纳米团聚体。对SWNT-g-PtBMA和SWNT-g-PMAA在溶剂中的分散稳定性进行测试,发现SWNT-g-PtBMA在THF和CH2Cl2中具有较好的分散稳定性,而SWNT-g-PMAA在水中具有较好的分散稳定性。(3)采用原位聚合法、溶液共混法和快速沉淀法分别制备了SWNT-g-PtBMA/PtBMA的纳米复合物。对其进行DSC表征,结果表明,相比较未经表面改性的SWNTs,表面接枝PtBMA的SWNTs与聚合物基体具有更好的相容性。经TEM观察得到,SWNT-g-PtBMA能够以纳米尺度的团聚体较均匀的分散在聚合物基体中。(4)采用溶液共混法制备了SWNT-g-PMAA/PS-b-P4VP的纳米复合物。通过TEM照片观察复合物的形貌特征以及SWNT-g-PMAA在基体聚合物中的分散和分布情况。结果显示,PMAA接枝的SWNTs能够优先定位于PS-b-P4VP的P4VP相区中,同时SWNT-g-PMAA的加入破坏了PS-b-P4VP嵌段共聚物的层状微相分离结构的规整性,形成扭曲的层状结构。
其他文献
干旱是长期以来影响全世界粮食产量的主要限制因素之一。预计世界人口在2050年将会超过90亿,今后相当长的时间内人口和资源的矛盾会相当突出。随着近现代遗传学和分子生物学的发展,采用基因工程培育优良的耐旱作物势在必行。挖掘耐旱基因进行序列和功能分析,以期研究耐旱性分子机理,为创造耐旱新种质提供新基因资源,进而选育耐旱玉米等作物。玉米((Zea mays L.)不仅是重要的粮食和饲料作物,也是重要的食品
以烟草青枯病病原菌-青枯假单胞菌为靶标菌,利用平板对峙法,筛选获得2株具有较强且稳定拮抗能力的拮抗菌,编号分别为MTQ3、FGQ5。以16S rRNA基因分子鉴定方法为主要依据,结合菌株
近几十年来,由于传统塑料的废弃物带来了严重的环境负荷,开发环境友好的降解性高分子材料成为解决环境污染的重要途径之一,生物可降解高分子材料越来越受到人们的关注。脂肪族聚
  本文通过简化的油藏井组模型,对G油田B区块普通稠油关键油藏参数的二元复合驱敏感性进行了研究,优化出适合二元复合驱的井网、井距,并对二元复合驱注入参数进行了优化,预测了
会议
  枣园油田枣南孔一段油藏主要含油层位为孔一段的枣Ⅳ、Ⅴ油组,油层平均有效厚度58.3m/19层;断块内有17条断层,划分为9个断块区,平均断块面积为0.19km2.油层连通差、储层物
会议
  为了提高采油速度,在平台寿命期限内提高采收率,在实验室评价及海上油田矿场先导试验的基础上,锦州油田开展了中高含水期的化学驱矿场实践.聚合物驱动态特征明显:注入井井
会议
  针对聚驱后剩余油"普遍分布,局部富集"的新认识,开展了注聚后流场重整非均相复合驱先导试验挑战60%采收率,在优化方案编制方面,建立了时变的精细地质模型,揭示了剩余油分布特征
  渤南油田一区含油面积13.7km2,地质储量1930×104t,标定采收率32.3%.主要含油层系为沙三段二砂组和三砂组,平均效孔隙度23.4%,平均渗透率为222 × 10-3μm2,油层埋深2880 ~2
会议
随着我国石油化工工业的发展以及国家原油战略储备库项目的实施,我国石油化工储罐区不断增多。石油化工储罐的火灾爆炸事故危害极大,一旦发生火灾,不仅严重威胁人民生命安全,还将
  石南21井区头屯河组油藏为三角洲前缘沉积的低渗块状砂岩油藏,目前油藏进入含水快速上升期,产量递减快,油层动用状况复杂。本文通过产液吸水剖面、密闭取心测试、过套管