官能化多壁碳纳米管改性聚合物基复合材料的设计与制备

摘要

改善碳纳米管在聚合物基体中的分散性，进而发挥其拥有的优异的各方面的性能，是目前众多研究者关注的热点。而如何通过改性碳纳米管实现这个目标则是其中一个最重要的分支。
　　 本课题通过多种化学法修饰多壁碳纳米管，在其管壁接枝不同的聚合物和无机物。并研究官能化的多壁碳纳米管对聚合物基体的增强作用与机理。本文成功制备了多壁碳纳米管/聚乳酸复合材料、多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯复合材料和用于官能化多壁碳纳米管的双活性笼型倍半硅氧烷。并分析官能化碳纳米管对复合材料其结构、力学、导电、介电及热性能的影响。
　　 利用原子转移自由基聚合在多壁碳纳米管表面接枝聚丙烯酸丁酯，通过溶液法制备改性多壁碳纳米管/聚乳酸复合材料。最终得到同时增韧、增强的复合材料。并且复合材料的导电性显著提高，渗流阀值较纯多壁碳纳米管改性聚乳酸要小0.66wt％。同时，聚乳酸结晶性能有所提高。
　　 通过傅克酰基化反应在多壁碳纳米管表面接枝功能化的聚酰亚胺，并制备了其与聚偏氟乙烯复合材料。实验测试了复合材料的介电性能随频率和温度的变化，发现在多壁碳纳米管含量达到4％时，复合材料的介电性能开始增加，并出现飞跃。
　　 为了在多壁碳纳米管表面接枝笼型倍半硅氧烷，从而获得导电性能可控的碳纳米管，首先制备了双活性的笼型倍半硅氧烷。利用三氟甲磺酸与乙烯基反应得到先驱体，并通过亲核试剂取代磺酸基，通过控制温度、浓度、时间得到单羟基取代的七乙烯基笼型倍半硅氧烷。利用核磁共振氢谱、碳谱、硅谱对产物进行了表征。

目录

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摘要

第一章：绪论

1．1 课题选择背景

1．2 碳纳米管的发展概况

1．2．1 碳纳米管的发现

1．2．2 碳纳米管的改性方法

1．2．3 碳纳米管改性聚合物的研究进展

1．3 本文研究内容及创新点

1．3．1 论文内容

1．3．2 论文创新点

第二章：一种改性碳纳米管的方法及基于聚乳酸的纳米复合材料的研究

2．1 引论

2．2 聚丙烯酸丁酯改性碳纳米管及碳纳米管／聚乳酸复合材料制备

2．2．1 实验原料及仪器

2．2．2 实验过程

2．3 实验结果及分析

2．3．1 ATRP法改性碳纳米管包覆聚丙酸丁酯表征

2．3．2 碳纳米管／PLLA复合材料性能表征

2．4 本章小结

第三章：碳纳米管／聚偏氟乙烯复合材料制备与介电性能研究

3．1 引论

3．2 傅克反应改性碳纳米管及碳纳米管／PVDF复合材料的制备

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验过程

3．3 实验结果及分析

3．3．1 傅克反应包覆碳纳米管聚酰亚胺表征

3．3．2 碳纳米管／PVDF复合材料性能表征

3．4 本章小结

第四章：具有双活性官能团笼型倍半硅氧烷的制备

4．1 引论

4．2 单羟基改性八乙烯基笼型倍半硅氧烷的制备

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验过程

4．3 实验结果及分析

4．3．1 改性POSS核磁谱图分析

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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