碳納米材料表面接枝聚合物改性.pdf

1、碳納米材料自從1985年發(fā)現(xiàn)富勒烯以來，由于其具有獨特的物理和化學性質(zhì)，越來越受到人們的關注。其中碳納米管和石墨烯最受人們歡迎，這是因為碳納米管和石墨烯都具有獨特的結構，優(yōu)異的物理、化學、電學、熱學、力學和機械性能。但是，碳納米管和石墨烯的比表面積大，容易團聚，在普通溶劑及聚合物基體中的溶解性和分散性比較差，這將極大限制了它們在很多領域方面的應用，所以人們用各種方法對碳納米材料進行改性。碳納米材料的表面修飾可以減小碳納米粒子的表面能，改

2、變碳納米粒子的表面極性，提高它與基體的親和力，減少粒子之間的團聚，從而提高碳納米粒子在普通的有機溶劑以及聚合物基體中的分散性和溶解性，以擴大碳納米材料的應用范圍。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，聚合物接枝碳納米材料是改性碳納米材料性能的有效方法，目前所報道的聚合物改性碳納米材料的主要方法有：物理包埋法、原位自由基聚合法和離子加成法。其中原位自由基聚合法和離子加成法改性的碳納米材料，不僅可以提高其與聚合物基體的相容性，還可以改善聚合物的穩(wěn)定性和

3、導電性。
　　 本文采用原位自由基聚合和陽離子加成兩種方法在碳納米管和石墨烯表面接枝聚合物，主要實驗方法、表征手段以及結果如下：
　　 1.通過原位溶液自由基聚合法在多壁碳納米管表面接枝聚苯乙烯
　　 利用原位溶液自由基聚合法將聚苯乙烯接枝于多壁碳納米管表面，碳納米管改性之前沒經(jīng)過任何純化處理，改性之后仍然保持了它原來的長度。分析了引發(fā)劑的加入量和聚合溫度對聚合物接枝率(PG％)和單體轉(zhuǎn)化率(C％)的影響，當加入

4、的引發(fā)劑量為單體質(zhì)量的0.5％、反應溫度較高時得到的產(chǎn)物的PG％最高為15.6％。FT-IR、Raman和TEM分析證明聚苯乙烯被成功地接枝于多壁碳納米管表面。
　　 2.通過Friedel-Craft烷基化反應制備多壁碳納米管/聚氯乙烯接枝聚合物
　　 首次采用Friedel-Craft烷基化反應在多壁碳納米管表面接枝聚氯乙烯，利用三氯化鋁作催化劑，三氯甲烷作溶劑，討論了催化劑量、反應溫度及反應時間對接枝率的影響，所得

5、產(chǎn)物接枝率最高為289％。FT-IR、Raman、TEM和分散性比較的分析證實了聚氯乙烯通過Friedel-Craft烷基化反應被成功接枝到多壁碳納米管上。
　　 3.通過原位溶液自由基聚合法在石墨烯表面接枝聚苯乙烯
　　 通過氧化-還原法用石墨粉成功地制備了石墨烯片，然后通過原位溶液自由基聚合法制得聚苯乙烯改性的石墨烯。通過FT-IR、Raman、GPC、TEM、電導率的分析證明聚苯乙烯被成功地接枝于石墨烯表面。隨著引