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碳纳米管的改性及其接枝聚硅烷的研究

作　者: 李启富
导　师: 张桂玲
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 碳纳米管改性接枝聚硅烷
分类号: O634.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

由于碳纳米管具有高稳定性和优良的导电性，已成为国际新材料领域的研究热点。它依赖于π电子离域，可表现为金属型或者半导体型，是理想的一维量子导线。将碳纳米管与聚硅烷有机结合起来对其进行研究，有目的地组合配置σ-π离域的各级结构，对开发新型导电高分子材料，有非常重要的研究价值。本论文主要研究内容是，首先在碳纳米管的侧壁上引入羧基基团对其进行酸化改性；然后进行酰氯化改性；将改性后的碳纳米管上接枝一个π电子体系的有机官能团，如对苯二酚；再利用Grafting-From方法在接枝对苯二酚的碳纳米管上再接枝上三种不同取代基的聚硅烷。并对每个步骤的产物进行红外光谱、热失重、扫描电镜、透射电镜等分析测试，考察不同方法改性的效果及可行性，及其对接枝聚硅烷后的碳纳米管的结构性能进行表征分析。实验及分析结果表明：利用150ml硝酸(5.8mol/L)/5ml浓硫酸，酸化处理的碳纳米管的酸化效果最好，引入的羧基基团最多，对碳管的损伤最小；在酰氯化碳纳米管接枝对苯二酚反应中，利用丙酮为溶剂，三乙胺为催化剂能使对苯二酚很好的接枝到碳纳米管上；利用DMF为溶剂，吡啶为催化剂，在N2气保护条件下能在接枝对苯二酚的碳纳米管上接枝上三种单体的二氯硅烷；利用Grafting-From法在能够使三种不同取代基的聚硅烷接枝到改性的碳纳米管上；经过碳纳米改性的聚硅烷的电导率相对于未用碳纳米管改性的聚硅烷其导电性能增强了，而相对于原料碳纳米管其电导率降低。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题研究背景  10
  1.2 碳纳米管简介  10-12
    1.2.1 碳纳米管的结构  10-11
    1.2.2 碳纳米管的制备  11-12
  1.3 碳纳米管的性能及其应用  12-13
    1.3.1 力学性能  12
    1.3.2 电学性能  12-13
    1.3.3 光学性能  13
    1.3.4 碳纳米管的其它性能及其应用  13
  1.4 课题研究的内容  13-15
第2章碳纳米管的改性  15-28
  2.1 引言  15
  2.2 碳纳米管的共价化学修饰  15-18
    2.2.1 碳纳米管端口与缺陷位置的化学氧化  15-16
    2.2.2 碳纳米管的氟化  16
    2.2.3 碳纳米管的环加成  16-17
    2.2.4 酸化后的碳纳米管的酯化、酰胺化  17-18
  2.3 主要仪器设备与试剂  18-19
  2.4 实验部分  19-21
    2.4.1 实验试剂的纯化  19
    2.4.2 碳纳米管的纯化  19
    2.4.3 碳纳米管的酸化  19-20
    2.4.4 碳纳米管的酰氯化  20
    2.4.5 酰氯化碳纳米管上接枝对苯二酚  20-21
    2.4.6 表征方法  21
  2.5 结果与讨论  21-27
    2.5.1 滴定分析法表征  21-23
    2.5.2 红外光谱分析  23-25
    2.5.3 热重图分析  25-26
    2.5.4 扫描电镜分析  26-27
  2.6 本章小结  27-28
第3章改性后的碳纳米管接枝聚硅烷  28-34
  3.1 引言  28
  3.2 聚合物改性碳纳米管简介  28-30
    3.2.1 Grafting-To 方法  28-29
    3.2.2 Grafting-From 方法  29-30
  3.3 实验所用主要仪器设备及试剂  30-31
  3.4 实验部分  31-32
    3.4.1 试剂的预处理  31
    3.4.2 接枝对苯二酚的碳纳米管与三种单体硅烷的反应  31
    3.4.3 改性的碳纳米管接枝三种不同的聚硅烷  31-32
  3.5 表征方法  32
  3.6 本章小结  32-34
第4章接枝聚硅烷后碳纳米管的表征与分析  34-45
  4.1 红外光谱分析  34-36
  4.2 热失重分析  36-39
  4.3 能谱分析  39-42
  4.4 透射电镜分析  42-43
  4.5 电导率性能分析  43-44
  4.6 本章小结  44-45
结论  45-46
参考文献  46-51
攻读硕士学位期间发表的学术论文  51-52
致谢  52

碳纳米管的改性及其接枝聚硅烷的研究

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