PMMA-CNTs納米復(fù)合材料的制備：利用輔助共聚單體與CNTs非共價相互作用增強界面結(jié)合力.pdf

1、碳納米管（CNTs）是具備獨特中空結(jié)構(gòu)的一維納米材料，由于其獨有的極高的長徑比以及優(yōu)越的穩(wěn)定性、補強性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性等一直是高分子材料的重要填料之一。由于CNTs存在很強的分子間作用力，嚴重影響了其在聚合物基體中的均勻分散能力，從而極大地限制了CNTs的應(yīng)用。一般通過對CNTs表面的有機改性可解決CNTs的分散性問題，但是同時也會延長制備流程，增加經(jīng)濟成本。
　　本文利用羧化CNTs制備了聚合物基納米復(fù)合材料：將甲基丙烯酸甲酯（

2、MMA）分別或同時與兩種不同類型的輔助共聚單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（MTC）和苯乙烯（St）在懸浮體系中進行自由基共聚，同時原位復(fù)合羧化CNTs。在聚合過程中，MTC和St能夠分別通過靜電相互作用和π-π相互作用吸附在羧化CNTs的表面，從而改善羧化CNTs在聚合物基體中的分散及兩者之間的界面結(jié)合力。實驗中使用羧化CNTs為商業(yè)化產(chǎn)品，并且不需要進一步有機改性，因此大大精簡了復(fù)合材料的整個制備流程。通過液體核磁（1H-NMR）、

3、紅外光譜（FTIR）、激光顯微拉曼光譜（Raman）、凝膠滲透色譜（GPC）以及掃描電子顯微鏡（SEM）等測試手段對納米復(fù)合微球的制備、共聚物基體與CNTs間的相互作用以及輔助共聚單體和CNTs的加入對PMMA的微球表面形貌和分子量的影響進行表征，同時進行宏觀性能的測試。結(jié)果分析證明，在懸浮聚合體系中，MTC與St都能夠成功地與MMA共聚，共聚本身對最終制備的納米復(fù)合材料微球的形貌并沒有明顯影響，但會讓聚合物的分子量降低；羧化CNTs與

4、共聚物基體之間的主要作用是非共價作用，并且該作用較強。羧化CNTs單獨無法有效增強納米復(fù)合材料的性能，而在有輔助共聚單體協(xié)助的時候，它們對納米復(fù)合材料的增強效果十分明顯，使制備的納米復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能大大提升。隨著加入輔助共聚單體的含量的增加，納米復(fù)合材料的拉伸性能呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，過量的輔助共聚單體實際上妨礙了納米復(fù)合材料拉伸性能的提升。另外，盡管單獨添加MTC或St都能有效的改善納米復(fù)合材料的性能，但同時添加兩種輔