摘要：本论文以多壁碳纳米管(MWNT)的表面修饰为主,通过自由基转移聚合(ATRP)及氮氧自由基偶合(ATNRC)等不同的合成策略将高聚物接枝到MWNT表面,利用红外,核磁,透射电镜,热失重浅析等测试手段对这些复合材料进行表征。主要工作如下：1.利用混酸法处理MWNT,在其表面引入羧基。首先,通过4-羟基-2,2,6,6-四吡啶氮氧自由基(TEMPO)与酸化后MWNT表面的羧基的脱水缩合反应,制备了表面带有氮氧自由基的MWNT(MWNT-TEMPO)。同时制备大分子引发剂溴化聚乙二醇(PEG-Br),溴化聚丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA-Br),溴化聚丙烯酸叔丁酯(PtBA-Br)。然后将大分子引发剂与MWNT-TEMPO在溴化亚铜/五二乙烯基三胺(CuBr/PMDETA)有着的条件下,进行偶合反应,得到了修饰后的MWNT。所得的产物通过红外、热失重浅析等进行了表征。结果表明,通过ATNRC策略得到MWNT-TEMPO/PDMAEMA-Br/PtBA-Br系统的接枝效率较高,分别达到75.4%、89.1%；而MWNT-TEMPO-PEG上的PEG接枝效率仅为55.9%,与MWNT-TEMPO/PEG-Br/St及MWNT/PEG-Br系统偶合效率相当。这说明ATNRC本身对于PEG-Br系统并不适用,理由在于PEG-Br自由基过于活泼,而MWNT-TEMPO捕捉自由基的能力很慢,造成自由基失活,即便添加St单体,在此非均相系统中也不能充分发挥其转移自由基延迟其失活时间的作用,提升接枝效率；但与其他有关PEG-Br/TEMPO系统相比较,MWNT-TEMPO-PEG的效率较高,这是由于MWNT具有较强的捕捉自由基能力,提升了PEG-Br系统ATRNC的效率。2.利用ATRP策略,制备不同分子量的PDMAEMA,与MWNT-TEMPO偶合得到目的产物MWNT-g-PDMAEMA.产物利用GPC, TGA,核磁对其结构进行表征。利用旋转流变仪测试了水溶液在不同pH值下的流变特性,讨论了聚合物的温度/pH敏感性,发现随pH升高,聚合物溶液的LCST随之降低。与相同浓度的PDMAEMA聚合物溶液相比较,MWNT-g-PDMAEMA的水溶液具有更高的强度及模量；通过添加均聚物的策略,得到了具有剪切增稠性能的高强高模的聚合物溶液；流变特性探讨发现：MWNT-g-PDMAEMA的剪切增稠行为在一定的条件下,受以下几方面的因素所影响：MWNT-g-PDMAEMA溶液浓度,PDMAEMA的链长,PDMAEMA的固含量,pH值。同时探讨了不同外加盐,pH值和NaCl浓度对该接枝共聚物在水溶液中的LCST及自组装行为的影响,发现pH值的升高和外加盐浓度的增大有利于分形图案的形成。3.利用ATNRC成功制备MWNT-g-PDMAEMA-mPEG,并同α-环糊精(α-CD)进行包合,对包合物进行红外和核磁表征,并计算了其中[EG]/α-CD的比值为2.06。利用TGA、DSC等手段进行了表征,证明α-CD已经成功套在了PEG链上；利用旋转流变仪探讨了包合物的流变特性,浅析表明,MWNT-g-PDMAEMA-mPEG/a-CD具有温度/PH敏感性,且其包合物的强度远远大于PDMAEMA-PEG/a-CD包合物的强度,浅析理由是在凝胶的形成历程中,MWNT由于强烈的疏水作用会自组装发生聚集,这种聚集作用的结果使MWNT作为凝胶的超级交联点推动了凝胶网络的形成,因而提升了凝胶的强度。热性能的探讨表明,MWNT的引入显著改善了凝胶的热稳定性,并使其热分解温度提升了大约50。C,远远高于目前的有关文献报道。关键词：碳纳米管论文原子转移氮氧自由基偶合论文PEG论文PDMAEMA论文环糊精论文
摘要2-4
Abstract4-8
第一章 文献综述8-19
1.1 引言8
1.2 CNT的结构8-9
1.3 CNT的制备9
1.4 CNT的性能9-11
1.4.1 CNT的力学性能9-10
1.4.2 CNT的电学性能10
1.4.3 CNT的热性能10
1.4.4 CNT的储氢性能10
1.4.5 CNT的催化性能10-11
1.5 CNT的功能化11-18
1.5.1 CNT的非共价功能化11-12
1.5.2 CNT的共价功能化12-18
1.6 本论文的探讨目的18-19
第二章 MWNT-TEMPO接枝聚合物的合成及讨论19-30
2.1 绪论19-20
2.2 实验部分20-24
2.2.1 主要实验仪器以及试剂20
2.2.2 产物测试仪器及测试条件20-21
2.2.3 MWNT-TEMPO接枝聚合物的制备21-24
2.3 结果与讨论24-29
2.3.1 大分子引发体的GPC表征24
2.3.2 MWNT-TEMPO的核磁表征24-25
2.3.3 大分子引发体及MWNT接枝聚合物的红外表征25-26
2.3.4 MWNT修饰前后的热失重浅析与讨论26-28
2.3.5 MWNT-TEMPO接枝聚合物的分散性及讨论28-29
2.4 小结29-30
第三章 聚合物MWNT-g-PDMAEMA的合成及性能探讨30-48
3.1 引言30
3.2 实验部分30-33
3.2.1 主要实验仪器以及试剂30-31
3.2.2 产物测试仪器及测试条件31-32
3.2.3 聚合物MWNT-g-PDMAEMA的制备32-33
3.3 结果与讨论33-46
3.3.1 大分子引发体的GPC表征33
3.3.2 MWNT-g-PDMAEMA的核磁表征33-34
3.3.3 MWNT-g-PDMAEMA的电镜表征34-35
3.3.4 MWNT-g-PDMAEMA的热失重浅析与讨论35-36
3.3.5 MWNT-g-PDMAEMA水溶液温度/pH敏感性的探讨36-38
3.3.6 MWNT-g-PDMAEMA浓溶液剪切增稠性能的探讨38-43
3.3.7 MWNT-g-PDMAEMA稀溶液的盐敏感性及自组装行为43-46
3.4 小结46-48
第四章 MWNT-g-PDMAEMA-mPEG/α-CD包合物的合成及性能的探讨48-61
4.1 绪论48-49
4.2 实验部分49-52
4.2.1 主要实验仪器以及试剂49-50
4.2.2 产物测试仪器及测试条件50-51
4.2.3 MWNT-g-PDMAEMA-mPEG/α-CD包合物的制备51-52
4.3 实验结果及讨论52-60
4.3.1 大分子引发体的GPC表征52-53
4.3.2 MWNT-g-PDMAEMA-mPEG的红外表征53-54
4.3.3 MWNT-g-PDMAEMA-mPEG接枝聚合物的热失重浅析54
4.3.4 MWNT-g-PDMAEMA-mPEG/α-CD包合物的表征及讨论54-56
4.3.5 MWNT-g-PDMAEMA-mPEG/α-CD包合物的热浅析56-57
4.3.6 MWNT-g-PDMAEMA-mPEG/α-CD水凝胶的性能探讨57-60
4.4 小结60-61
结论61-62
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