多壁碳纳米管功能化及其液晶纳米复合材料的研究

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1、多壁碳纳米管功能化及其液晶纳米复合材料的研究摘要碳纳米管(CNTs)具有优异的力学性能，独特的微观结构，极大的长径比和比表面积，引起了人们的极大兴趣。在复合材料中，添加少量CNTs就可以对体系的综合性能产生很大影响。关于CNTs／液晶(LC)复合材料的研究近年来逐渐成为CNTs复合材料研究的热点。目前采用的分散方法虽然在一定程度上提高了CNTs在LC基体中的分散程度，但仍然难以使其达到纳米级的分散，而且由于CNTs表面的化学惰性使得它们与基体材料难以形成牢固的界面结合。因此，要发挥CNTs在CNTs几C复合材料中的优势就必须在保持它们原有卓越性能的基础上，对CNTs进行有

2、效的修饰，增加它们与LC基体的相容性。以此为目的，本论文作了以下几个方面的研究：(1)采用膦酰化反应的方法，合成了LC性酰胺化合物2一甲基．N，N’．双(4．取代苯甲酰)对苯二胺(LC．A)，并采用溴代丁二酰亚胺(NBS)对LC．A进行溴化，合成出改性LC中间体2．溴甲基‘N，N’．双(4．取代苯甲酰)对苯二胺(LC．B)。FT-IR和1HNMR证明了LC．A和LC．B的分子结构。DTA．TG结果表明LC．A和LC．B的Tm分为269℃和229℃，而它们热分解的起始温度差黝不大；POM证明了LC．A和LC．B都是热致性近晶型LC，它们表现出的扇形LC织构属于近晶A相(Sm

3、A)型LC。(2)采用金属还原多壁碳纳米管(MWNTs)的方法，通过一步将LC．B分子腰接到MWNTs的侧壁，制备出LC功能化的MWNTs(LC．MwNTs)。Raman和FT．IR光谱结果表明LC分子通过共价键接枝到MWNTs的侧壁；HRTEM显示MWNTs表面包覆3．5am的LC分子：TGA结果说明LC．MWNTs上接枝LC分子的质量分数约为23％；溶解性测试说明LC．MWNTs在DMF中显示良好的分散稳定性。(3)采用溶液共混法制备了MWNTs／LC．A复合材料和LC—MWNTs／LC—A复合材料。SEM表明LC．MWNTs／LC．A复合材料中LC．MWNTs在LC

4、基体中的分散性很好，而纯化MWNTs在复合材料中出现了团聚现象，说明经LC修饰的MWNTs(LC．MWNTs)与LC．A基体具有很好的相容性。(4)TGA结果表明LC的热稳定顺序为：LC．A

5、，在LC基体中有随LC取向方向排列的趋势，Ⅱ硕l：学位论文随着LC各向异性的增加LC．MWNTs发生取向的趋势越明显。关键词：多壁碳纳米管；液晶；功能化；复合材料硕f：学位论文AbstractCaronnanotubes(CNTs)haveattractedenol'rllousattentionduetotheirexcellentmechanicalproperties，uniquemicrostructure，highspecificsurfaceareaandaspectratio．ThepropertiesofcompositesCanbeeffectively

6、improvedbytheadditionofonlyafewCNTs．TheintroductionofCNTsintotheliquidcrystalmatrixhasbeenatopicofintensivestudiesinrecentyears．ThoughsomeprogressesonfabricatingCNTs／liquidcrystalscompositehavebeenachievedduringthepastfewyears，severalprincipleproblemshavenotbeengotoverbynow．CNTscannotbedi

7、sperseduniformlyinmatrixandafirminterfacialadhesionbetweenCNTsandliquidcrystalscannotbeformedduetotheirpoorcompatibility．Thus，inordertotakefulladvantageofCNTsinmodifiedcomposites，CNTsshouldbeavailablyfuncionalized．Forthispurpose，thispaperconductedstudiesasfollows．(1