碳纳米管表面接枝聚合物及其对聚合物的改性研究

摘要

本文通过对碳纳米管表面一系列的化学处理，接枝上可以引发原子转移自由基聚合(ARTP)的溴元素，然后以接枝有溴元素的碳纳米管为引发端，引发苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯等单体进行聚合。然后将有机无机杂化材料分别采用熔融共混的方法和溶液共混的方法制备了碳纳米管/聚对苯乙二酸丁二醇酯(MWNT/PBT)和碳纳米管/环氧树脂(MWNT/EP)复合材料，并研究了碳纳米管对复合材料性能的影响。 通过对碳纳米管进行傅立叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(1H NMR)的分析，表明了聚合物链成功的接枝到碳纳米管表面，透射电子显微镜(TEM)直观的向我们展示了接枝前后碳纳米表面的变化；并利用热重分析(TGA)对接枝率进行了大概的估算，利用凝胶色谱仪(GPC)对分子量以及分子量分部进行了测定。 对碳纳米管/聚对苯乙二酸丁二醇酯(MWNT/PBT)复合材料的力学性能、加工性能、结晶性能等性能进行了研究，并利用差示扫描量热法( DSC)对复合材料的非等温结晶动力学进行了研究。以及对碳纳米管/环氧树脂复合材料(MWNT/EP)，然后对复合材料的力学性能、电学性能、热性能和动态力学性能(DMA)进行了分析研究。通过以上的测试分析我们可以确定碳纳米管在两种复合材料中的最佳比例。

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章 绪论

1.1引言

1.2碳纳米管的概述

1.2.1碳纳米管的简介

1.2.2碳纳米管的结构与性能

1.2.3碳纳米管的应用

1.2.4碳纳米管的制备

1.2.5碳纳米管的纯化

1.3碳纳米管的表面修饰的研究进展

1.3.1碳纳米管表面的修饰方法

1.3.2碳纳米管表面修饰的应用

1.4碳纳米管／聚合物基复合材料研究进展

1.4.1碳纳米管／聚合物基复合材料的制备方法

1.4.2碳纳米管／聚合物基复合材料的性能

1.5本课题的研究意义

第二章 碳纳米管的有机化处理

2.1引言

2.2实验

2.2.1原料和设备

2.2.2实验过程

2.3测试和表征

2.4结果与讨论

2.4.1表面接枝聚合物的MWNT的红外图谱分析

2.4.2表面接枝聚合物的MWNT的TGA图分析

2.4.3表面接枝聚合物的MWNT的TEM照片分析

2.4.4 MWNT表面接枝PMMA的氢核磁谱图

2.4.5 MWNT表面接PMMA的分子量测试

2.4.6表面接枝聚合物的MWNT的分散性能测试

2.5小结

第三章MWNT-g-PS／PBT复合材料性能研究

3.1引言

3.2实验

3.2.1原料和设备

3.2.2实验过程

3.3测试与表征

3.4结果与讨论

3.4.1复合材料的力学性能

3.4.2复合材料断面TEM分析

3.4.3复合材料的加工性能

3.4.4复合材料的X射线衍射分析

3.4.5复合材料的结晶动力学分析

3.5本章小结

第四章MWNT-g-PMMA／环氧树脂复合材料

4.1引言

4.2实验

4.2.1实验原料和设备

4.2.2实验过程

4.3测试和表征

4.4结果与讨论

4.4.1 MWNT-g-PMMA／EP复合材料的力学性能

4.4.2 MWNT-g-PMMA／EP复合材料的冲击断面形貌

4.4.3 MWNT-g-PMMA／EP复合材料的动态力学性能分析

4.4.4 MWNT-g-PMMA／EP复合材料的热性能

4.4.5 MWNT-g-PMMA／EP复合材料的电性能

4.5本章小结

第五章结论

参考文献

吱读硕士学位期间发表的论文