碳納米管-聚合物雜化材料的制備與微結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、本文主要研究了新型碳納米管基鏈轉(zhuǎn)移劑、碳納米管基大分子引發(fā)劑的分子設(shè)計(jì)、合成與表征，以及它們?cè)谔技{米管表面活性/可控自由基聚合接枝系列聚合物中的應(yīng)用。主要內(nèi)容如下： 1．設(shè)計(jì)、合成并表征了新型的碳納米管基大分子鏈轉(zhuǎn)移劑。MWNTs(多壁碳納米管)經(jīng)硝酸氧化后，在表面引入．COOH(MWNT-COOH)，經(jīng)酰氯化后，表面．COOH轉(zhuǎn)化為-COCl(MWNT-COCI)。高反應(yīng)活性的-COCl再與HEBrIB(溴代異丁酸乙二醇酯)反

2、應(yīng)，獲得溴化的MWNTs(MWNT-Br)。MWNT-Br與PhC(S)SMgBr(二硫代酯溴鎂)反應(yīng)，這樣就把RAFT試劑固載在MWNTs表面(MWNT-SC(S)Ph)。TGA測(cè)試表明RAVT試劑相對(duì)于碳元素的摩爾含量約為0.77mol％。 2．利用合成的碳納米管基鏈轉(zhuǎn)移劑，通過(guò)表面原位RAFT聚合方法，在MWNTs表面接枝PS(聚苯乙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PMMA-b-PS(聚甲基丙烯酸甲酯與聚苯乙烯的嵌段共

3、聚物)。MWNTs/聚合物雜化材料的分子結(jié)構(gòu)及組成通過(guò)FTIR，NMR和XPS進(jìn)行了表征。TGA測(cè)試表明接枝聚合物量可以通過(guò)單體與鏈轉(zhuǎn)移劑之間的投料比來(lái)調(diào)控，這說(shuō)明反應(yīng)是可控的。MWNTs表面接枝聚合物后，可溶于接枝聚合物的良溶劑中，且接枝程度影響它的溶解穩(wěn)定性。TEM和SEM圖像均直接證實(shí)MWNTs表面共價(jià)接枝了聚合物相。這就為碳納米管的加工應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 3．利用合成的碳納米管基鏈轉(zhuǎn)移劑，通過(guò)表面原位RAFT聚合方法，在M

4、WNTs表面接枝熱敏性聚合物PNIPAM(聚N-異丙基丙烯酰胺)。MWNTs/聚合物雜化材料的分子結(jié)構(gòu)及組成通過(guò)FTIR，NMR和XPS進(jìn)行了表征。TGA測(cè)試表明接枝聚合物量可以通過(guò)單體與鏈轉(zhuǎn)移劑之間的投料比來(lái)調(diào)控，這說(shuō)明反應(yīng)是可控的。TEM和SEM圖像均直接證實(shí)MWNTs表面共價(jià)接枝了聚合物。且MWNT-PNIPAM雜化材料具有與本體PNIPAM相似的熱響應(yīng)性質(zhì)。接著，我們以接枝PS的MWNTs為鏈轉(zhuǎn)移劑(MWNT-PS)，進(jìn)一步引發(fā)

5、N-異丙基丙烯酰胺聚合，在MWNTs表面接枝PS-b-PNIPAM嵌段共聚物。雜化材料的分子結(jié)構(gòu)及組成通過(guò)FTIR，NMR和XPS進(jìn)行了表征。TGA測(cè)試表明接枝聚合物量可以通過(guò)聚合時(shí)間來(lái)調(diào)控，這說(shuō)明反應(yīng)是可控的。MWNT-PS-b-PNIPAM雜化材料也具有與本體PNIPAM相似的熱響應(yīng)性質(zhì)。這就進(jìn)一步拓展了碳納米管在化學(xué)閥、吸附分離、傳感器及藥物釋放體系等領(lǐng)域中的應(yīng)用。 4．利用合成的碳納米管基大分子引發(fā)劑(MWNT-Br)

6、在MWNTs表面接枝熱敏性聚合物PNIPAM。MWNTs／聚合物雜化材料的分子結(jié)構(gòu)及組成通過(guò)FTIR，NMR和XPS進(jìn)行了表征。TGA測(cè)試表明接枝聚合物量可以通過(guò)聚合時(shí)間來(lái)調(diào)控，這說(shuō)明反應(yīng)是可控的。TEM和SEM圖像均直接證實(shí)MWNTs表面共價(jià)接枝了聚合物相。微熱DSC測(cè)試表明MWNT-PNIPAM具有與本體PNIPAM相似的熱響應(yīng)性質(zhì)。雜化材料的LCST(低臨界溶液溫度)在升溫時(shí)約為33℃，降溫時(shí)約為31℃(升，降溫速率均為1℃/mi