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ATRP法在碳纳米管表面接枝聚合物及对聚甲醛的改性研究

作　者: 黄志良
导　师: 王平华
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料学
关键词: ATRP 碳纳米管 聚甲醛 复合材料 改性
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


自碳纳米管出现以来,就以其独特而又优异的力学性能、电性能及储氢性能等特点深深地吸引着科学家们的研究与开发,人们发现尽管碳纳米管的性能优越,但是由于其表面的特殊结构和内部的强范德华力,致使其几乎不溶于任何溶剂,这就限制了它的应用,所以研究如何在碳纳米管的表面进行有机化修饰,使其能够很好的和其他材料相容,成为了碳纳米管的研究热点之一。本文通过原子转移自由基聚合法(ATRP)在碳纳米管表面接枝聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯,利用红外光谱、透射电镜、热失重分析、X-射线衍射仪和溶解度测试验证了聚合物已成功地接枝到碳纳米管表面。然后,我们将接枝上聚甲基丙烯酸甲酯的碳纳米管对聚甲醛进行改性,与其熔融共混制成复合材料,并对复合材料的力学性能、电学性能、结晶形态和结晶动力学进行了研究,结果表面碳纳米管的加入对复合材料的各性能有着不同程度的提高。可以利用FT-IR对碳纳米管的分析接枝效果,利用TEM可以直观的观察到包覆聚合物前后碳纳米管的形态变化,利用TGA对碳纳米管表面聚合物包覆的含量进行计算,利用DSC及XRD对聚合物的熔融情况以及结晶性能进行分析,而利用SEM则可以直观的观察到复合材料的断面情况。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-12
第一章 绪论  12-27
  1.1 引言  12
  1.2 碳纳米管的研究概况  12-18
    1.2.1 碳纳米管的制备  12-14
    1.2.2 碳纳米管的纯化  14
    1.2.3 碳纳米管的修饰  14-17
    1.2.4 碳纳米管的性能及应用  17-18
  1.3 聚合物/碳纳米管复合材料研究进展  18-22
    1.3.1 聚合物/碳纳米管复合材料的制备方法  19-20
    1.3.2 碳纳米管/聚合物基复合材料的性能  20-22
    1.3.3 碳纳米管/聚合物基复合材料的应用前景  22
  1.4 原子转移自由基聚合简介  22-25
    1.4.1 一般介绍  22-23
    1.4.2 原子转移自由基聚合的机理  23-24
    1.4.3 原子转移自由聚合的发展  24-25
    1.4.4 ATRP 在高分子设计中的应用  25
  1.5 本研究的目的和意义  25-27
第二章 碳纳米管表面功能化和接枝聚合物  27-37
  2.1 实验材料  27-28
    2.1.1 试剂  27
    2.1.2 实验仪器及设备  27-28
  2.2 实验步骤  28-30
    2.2.1 试剂的纯化  28
    2.2.2 实验步骤  28-30
  2.3 合成路线  30-31
  2.4 表征方法  31
  2.5 结果与讨论  31-36
    2.5.1 异溴丁酸乙二醇单酯的结构分析  31-32
    2.5.2 配体PMDETA 的核磁图谱分析  32-33
    2.5.3 产物的红外分析  33
    2.5.4 产物的透射电镜观察  33-34
    2.5.5 产物的热失重分析  34-35
    2.5.6 产物的XRD 分析  35
    2.5.7 碳纳米管及其功能化产物的分散性能测试  35-36
  2.6 本章小结  36-37
第三章 碳纳米管/聚甲醛复合材料的制备及其性能研究  37-44
  3.1 实验部分  37-39
    3.1.1 实验原料  37-38
    3.1.2 主要试验仪器及设备  38
    3.1.3 测试与表征  38-39
  3.2 实验步骤  39
    3.2.1 碳纳米管表面接枝PMMA  39
    3.2.2 MWNT/POM 复合材料的制备  39
  3.3 结果与讨论  39-43
    3.3.1 MWNT 的FTIR 分析  39-40
    3.3.2 MWNT 的透射电镜观察  40
    3.3.3 产物的热失重分析  40-41
    3.3.4 纳米复合材料的结晶形态  41
    3.3.5 纳米复合材料的力学性能测试  41-42
    3.3.6 纳米复合材料的断面分析  42-43
    3.3.7 碳纳米管/POM 纳米复合材料的电性能  43
  3.4 本章结论  43-44
第四章 碳纳米管/聚甲醛复合材料的结晶性能研究  44-52
  4.1 结晶性能测试与表征  44
    4.1.1 复合材料的微晶尺寸的测定  44
    4.1.2 复合材料结晶度与熔点的分析  44
    4.1.3 复合材料的非等温结晶行为分析  44
  4.2 结果与讨论  44-51
    4.2.1 复合材料的X-射线衍射分析  44-45
    4.2.2 复合材料的结晶行为  45-46
    4.2.3 复合材料的结晶动力学分析  46-51
  4.3 本章小结  51-52
第五章 结论  52-54
  5.1 碳纳米管表面引入溴基团  52
  5.2 碳纳米管表面接枝聚合物  52
  5.3 MWNT/POM 纳米复合材料的制备  52-53
  5.4 MWNT/POM 纳米复合材料结晶性能的研究  53-54
参考文献  54-64
攻读研究生期间发表的论文  64-65

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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