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碳纳米管的表面化学改性方法有哪几种?

来源:peek板供应商  作者:煌业塑胶
  碳纳米管(CNTs)的种类可以分为单壁碳纳米管(SWNTs)、双壁碳纳米管(DWNTs)和多壁碳纳米管(MWNTs)3种,将CNTs作为填料与聚合物一起制备成复合材料,可以有效地提高聚合物基体材料的性能。然而,由于CNTs极大的比表面积和长径比以及强表面能,使得它在制备复合材料过程中容易发生团聚,难以在聚合物基体中形成均匀分散,往往导致复合材料性能变差。分散性是制备高性能聚合物/CNTs复合材料的关键,而表面改性是提高其分散性最有效的方法之一。
  表面化学改性法是利用CNTs表面的功能基团(如—COOH、—OH等)与表面改性剂、聚合物等之间发生化学反应,得到具有核-壳结构的CNTs。通过降低表面能,减弱其在聚合物中的团聚倾向,以达到良好的分散状态。同时,接枝在CNTs表面的分子链或基团有助于增强复合材料的界面性能。
  表面化学改性法可分为硅烷偶联剂改性和聚合物接枝改性两种方法。
  硅烷偶联剂改性是利用CNTs表面的羟基基团与硅烷偶联剂分子发生反应,从而对CNTs表面进行化学修饰。硅烷偶联剂可以通过共价键引入CNTs的表面,改善其在聚合物基体中的分散性以及界面的粘结强度。
  聚合物接枝改性是指将聚合物大分子通过共价键连接到CNTs表面,从而在二者之间形成稳定的化学结构。聚合物接枝改性的方法可以分为“接枝到表面(grafting to)”和“从表面接枝(grafting from)”两种。
  接枝到表面法(grafting to)是采用预先合成的具有反应性末端基团的聚合物与CNTs表面功能基团反应,从而使聚合物分子链接枝到CNTs表面。这种方法利用的化学反应主要包括羧基衍生反应、加成反应等。
  从表面接枝法(grafting from)是通过固定在CNTs表面的小分子引发剂引发单体在表面发生聚合反应,以实现聚合物在CNTs表面的接枝。依据单体聚合反应的不同,该方法可以分为自由基聚合、离子聚合、开环聚合等。
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