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碳纳米管-聚乙烯咪唑纳米复合材料的制备与表征

碳纳米管!聚乙烯咪唑纳米复合材料的制备与表征

!

杨正龙!浦鸿汀!张春杰

!同济大学材料学院功能高分子研究所"上海0%%%/0

#摘"要""采用化学改性手段制备了一类新型的碳纳米管"聚乙烯咪唑#2’)?"K b X $纳米复合材料%并通过红外光谱&扫描电镜&透射电镜和\射线衍射等手段表征2’)?"K b X 产物%有机杂环聚合物引入碳纳米管材料体系以后!会显著改善碳纳米管在有机溶剂中的分散均匀性和可加工性!并将碳纳米管具有的优异力学&热稳定性能和杂环聚合物具有的优良溶解性等结合起来!得到一种新型的综合性能优异的光电功能材料%

关键词""碳纳米管#聚乙烯咪唑#纳米复合#化学改性中图分类号""*N 0N 60$#)’$%#6/文献标识码"-

文章编号",%%,./&$,$0%%1%%&.%//N .%$

,"引"言

碳纳米管复合改性材料研究已经成了目前材料研

究的热点之一$,!$%

&迄今为止"文献报道的碳纳米管

复合改性方法一般分为两类&第一类是采用物理填充

和包覆的方法$

#!N %

"将碳纳米管与金属或者无机半导体等复合"提高了碳纳米管材料的力学和光电等性质&但是该类型复合材料的缺点是工艺较复杂和机械性能较差等&另一类是以化学修饰或者通过原位聚合反应

得到碳纳米管’聚合物复合改性材料$&!,%

%"有机材料和

共轭聚合物引入碳纳米管材料体系以后"会显著改善碳纳米管在溶剂中的分散均匀性和可加工性"将碳纳米管具有的优异的力学性能(光电性(导电性和共轭聚合物具有的优良的溶解性(成膜性和光电性能结合起

来"进一步扩大了碳纳米管的用途$

,,!,$%

&目前研究最多的就是后一种复合改性方法&本文采用化学改性方法制备了一类新型的碳纳米管’聚乙烯咪唑!2’)?’K b X #纳米复合材料&并通过红外光谱!X L #

(扫描电镜!!R Y #(透射电镜!)R Y #和\射线衍射!\L ‘#等手段表征2’)?’K b X 产物"并讨论了碳纳米管与杂环聚合物之间的相互作用&

0"实"验

06,"仪器与试剂

多壁碳纳米管!Y92’)?#由中科院成都有机化学有限公司提供"&.!甲基丙烯酰氧#丙基三甲氧基硅烷!W Q .1&%#由南京和福化工厂提供",.

乙烯基咪唑由=I 3@D 公司提供)

浓硫酸(浓硝酸(过氧化氢(无水乙醇(碳酸氢钠(十二烷基苯磺酸钠(过硫酸铵等等所用试剂均为分析纯&实验中用到了+L 4W R L 公司R .c 4X ’*\11型红外光谱仪"Q X )-2Q X 公司!.0$N %’型扫描电镜"Q X )-2Q X 公司Q .O %%型投射电镜"日本L X M -W 4公司‘’J D T 011%型\射线衍射仪等仪器和设备&

060"碳纳米管表面的化学氧化修饰和偶联剂处理

按参考文献$,#",1%"用浓硫酸和浓硝酸!体积比为$k ,#氧化处理多壁碳纳米管!Y92’)?#"得到化学修饰后的碳纳米管材料&再称量1%J >化学修饰后的碳纳米管分散在01J I 无水乙醇中"放在$1]水浴中且磁力搅拌"逐滴滴加一定量的&.!甲基丙烯酰氧#丙基三甲氧基硅烷!W Q .1&%#&保持反应温度和搅拌速度不变"反应#%;以后"将这些Y92’)?的醇溶液离心过滤"再用无水乙醇重新分散"重复1次后"#%]低温下真空干燥过夜"得到纯化的带双键的Y92.

’)?&06$"碳纳米管!聚乙烯咪唑纳米复合材料的制备将偶联剂处理后的Y92’)?1%J >(碳酸氢钠!’D Q 2*$#%6$>(十二烷基苯磺酸钠!!‘*!#%6%1>以及,1%J I 去离子水"搅拌均匀后"滴加,%J I ,.乙烯基咪唑"保持水浴温度$%]"在强力搅拌器搅拌下"进行,;的预乳化&然后将温度上升至O %]"滴加含%6$>过硫酸铵水溶液01J I "滴加完毕后"继续反应,0;"得到Y92’)?’K b X 复合材料的乳液&该乳液离心过滤"沉淀物再用甲苯重新分散溶解后离心过滤"重复#次"除去K b X 均聚物和乳化剂等"N %]真空烘箱在下干燥过夜"即得到纯化的Y92’)?’K b X 纳米复合材料&

$"结果与讨论

$6,"碳纳米管!聚乙烯咪唑纳米复合材料的制备和表

图,是制备碳纳米管’聚乙烯咪唑纳米复合材料的示意图&可以认为"化学修饰后的碳纳米管材料表面带有许多活性羟基"再经过含乙烯基基团的偶联剂处理后"碳纳米管表面的活性羟基又通过化学键与不饱和双键相连"而该不饱和双键可以进一步地与乙烯

N

//0%%1年第&期!$N

#卷!

基金项目"国家自然科学基金资助项目!1%,%$%%/#收到初稿日期"0%%#.,,.00""""""收到修改稿日期"0%%1.%,.,1""""通讯作者"

杨正龙作者简介"杨正龙"!,/&#P #

"男"江苏宝应人"讲师"博士"主要从事有机半导体薄膜材料与器件的研究

&万方数据

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