碳納米管類流體的制備及特性研究.pdf

1、碳納米管(CNTs)是一種新型的一維納米材料，由于其獨特的結構、力學性能和電性能，在先進功能材料中占有不可取代的位置。但是碳納米管具有很高的表面自由能，處于熱力學不穩(wěn)定狀態(tài)，易團聚，難分散，使得碳納米管的應用受到一定的限制。目前的研究工作主要集中在為了提高其分散性的表面修飾，增強其與聚合物的相容性以及設計具有更新的綜合行為的衍生物。一般對于碳納米管的化學修飾主要包括碳管表面的共價接枝，以及通過表面分子堆積(p鍵)和在碳管表面包覆高分子。

2、 前面所有的化學修飾方法均只展示了在溶劑存在下的類固態(tài)行為，而沒有實現(xiàn)宏觀的從固-液相的相態(tài)轉換。最近通過在碳納米管表面引入柔性長鏈制備了具有類液體行為的碳納米管類流體。這種碳納米管類流體具有流動特性、零蒸汽壓，具有特殊的性能(如折射率、粘度、導電性和磁性)，并且實現(xiàn)了低溫下材料從固-液相的轉化。同時，通過共混法制備了碳納米管類流體/PAll復合材料，通過掃描電鏡觀察了碳納米管在聚合物基體中的分散及取向，并利用轉矩流變儀表征了碳

3、納米管類流體對聚合物的增塑作用。 本論文通過對碳納米管進行了以下幾個方面的研究： 1．碳納米管的表面氧化，使碳納米管表面產生一定含量的羥基。研究氧化劑(高錳酸鉀、Fenton試劑、混酸)的種類、用量和氧化條件對碳納米管表面產生的氧化基團的影響規(guī)律。通過FTIR、XPS等測試技術定性、定量分析氧化基團的結構。確定控制表面羥基含量的技術關鍵。 2．通過O-Si橋鍵使碳納米管表面接枝上有機正離子鹽。研究有機正離子鹽的硅

4、氧烷基團與碳納米管表面的羥基的反應機制及產物的提純方法。確定最佳反應濃度、時間、溫度和介質種類以及提純有機離子鹽的技術關鍵。 3．碳納米管有機正離子鹽與壬基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉通過離子交換接上含n個醚鍵的長鏈有機負離子鹽，制備出目標產品碳納米管類流體。確定最佳反應條件，并通過紅外光譜(FTIR)、熱失重(TG)、低溫DSC以及剪切模量的測定對納米粒子類流體進行表征。 4．采用共混法制備了碳納米管類流體/PAll和原始碳納米