碳纳米材料的修饰及在共聚物中的自组装
本文研究了嵌段共聚物PS-PEO及其复合体系的薄膜自组装行为,文章中采用了不同的方法对富勒烯(C60)以及碳纳米管(CNTs)进行了修饰,然后将其衍生物加入嵌段共聚物PS-PEO中,研究了两个复合体系在硅片以及水面上的自组装行为。具体有以下几个方面:
1.采用原子转移自由基聚合方法即ATRP对在C60表面接枝了聚苯乙烯PS,得到了极易溶于有机溶剂的褐色粉末C60-PS,可以计算出每个C60表面接枝了3-4个PS链。通过混酸超声得到了切短的多壁碳纳米管,并在碳管表面接着了聚乙二醇,制备了在水溶液中能很好分散的MWNTs-PEG。
2.纳米粒子C60以及C60-PS被加入嵌段共聚物PS-PEO,研究其对PS-PEO自组装的影响。研究发现,二氯甲烷和氯仿是较理想的退火溶剂。未经修饰的C60加入复合体系后会发生团聚,且不利于嵌段共聚物层状结构的形成；适量的C60-PS加入有利于PS-PEO层状结构的形成,而且使PS相尺寸变大。对于水上薄膜自组装,基本规律与硅片上薄膜一直,但影响条件更多,更复杂,短时间退火,C60-PS的加入起关键作用,而当长时间退火时,溶剂气氛则是主要因素。
3.经过修饰的碳纳米管同样被加入到嵌段共聚物PS-PEO中,研究发现,碳纳米管的加入对嵌段共聚物PS-PEO自组装有很大影响。加入单臂碳纳米管后,嵌段共聚物PS-PEO自组装成囊泡状,PEO为主要相,单臂碳纳米管位于PEO相内。而多壁碳纳米管的加入,影响更大,经氯仿气氛退火的薄膜多成球状,而经甲苯气氛处理的嵌段共聚物倾向于形成层状结构,多壁碳纳米管分布在PEO相,且层状结构依附多壁碳纳米管生长,即甲苯气氛下,多壁碳纳米管更易诱导嵌段共聚物PS-PEO自组装成规则的层状结构。
碳纳米材料;嵌段共聚物;自组装行为;C60表面接枝;层状结构;化学修饰
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
陆广新
2011
中文
TB383;TQ316.61
80
2011-08-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）