可聚合两亲性大分子和疏水单体原位共聚接枝碳纳米材料及其应用

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51173158
项目类别：
面上项目
资助金额：
55.0万
负责人：
彭懋
依托单位：
浙江大学
学科分类：
E0305.高分子共混与复合材料
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
廖张洁；郭宏磊；朱钟鸣；孙丽娜；孟庆荣；
关键词：
碳纳米材料原位共聚接枝纳米复合材料聚合物

项目摘要

在选择性溶剂中利用可聚合两亲性大分子与疏水单体形成的溶胀胶束修饰碳纳米材料（如碳纳米管、还原氧化石墨和碳纳米纤维等），通过原位共聚使胶束交联并通过自由基加成反应接枝到碳纳米材料表面。该方法简便、易规模化，而且共聚被限定在胶束层内，有效避免游离聚合物的生成，所以接枝效率(即接枝聚合物与投入单体量之比)非常高:该方法仍属"grafting to"范畴，但前期实验中对多壁碳管的接枝效率已达65%，而文献中一般"grafting to"法接枝效率不到1%；基于活性自由基聚合的"grafting from"法接枝效率也只有约40%，而且需多步反应。本项目拟合成一系列可聚合两亲性大分子，系统研究其对各种碳纳米材料的物理修饰和化学接枝，通过优化反应体系进一步提高接枝效率，以大规模制备高纯度聚合物接枝碳纳米材料，并制备高性能电磁屏蔽、电磁波吸收、介电或导电导热功能性纳米复合材料以及多尺度增强复合材料。

结项摘要

纳米增强聚合物，特别是碳纳米材料（碳纳米管、碳纳米纤维、氧化石墨及其衍生物等）增强聚合物具有重要的理论研究价值和应用前景。本项目合成了基于苯乙烯马来酸酐交替共聚物的可聚合大分子表面活性剂，通过酯化反应引入双键，得到可聚合亲水基团分别为阳离子、阴离子以及中性基团；研究了可聚合两亲性大分子与碳纳米管、碳纳米纤维、还原氧化石墨在水中的自组装行为，考察了可聚合两亲性大分子对碳纳米管、碳纳米纤维、还原氧化石墨的分散稳定性的影响: 考察自由基聚合对聚合物接枝碳纳米管以及气相生长碳纤维的结构、在水或者环氧树脂中的分散均匀性和稳定性的影响；考察可聚合两亲性大分子修饰碳纳米管、碳纳米纤维以及还原氧化石墨在聚乙烯醇、环氧树脂、聚四氟乙烯等纳米复合材料中的应用。考察了纳米复合材料物理机械性质（如强度、模量）及其与分散状态、含量、表面官能团种类之间的关系。设计、合成了刚棒状聚电解质磺化芳香族聚酰胺和聚席夫碱，研究了其与聚乙烯醇的分子复合材料的性能，发现其增强效果显著，能够达到碳纳米管以及气相生长碳纤维的增强水平。研究了红外光辐照还原氧化石墨，发现其作为锂离子电池阴极材料具有很好的容量和循环稳定性。