多壁碳纳米管分散剂的制备及分散性能研究

编号：NMJS08601

篇名：多壁碳纳米管分散剂的制备及分散性能研究

作者：张恒通 黄小华 张钰霖 董永路 林树东

关键词： 丙烯酸-苯乙烯聚合物 改性淀粉 多壁碳纳米管 枝接聚合 淀粉基分散剂

机构： 中国科学院广州化学研究所 北京化工大学巴黎居里工程师学院

摘要： 由于碳纳米管(CNTs)自身较大的比表面积及碳管间强的作用力,使其在溶剂中不易分散,因此应用前需要进行分散处理,使其能够满足更多应用的需求。利用在淀粉上接枝丙烯酸(AA)或苯乙烯(St),分别制备了淀粉接枝丙烯酸聚合物(SAa)、苯乙烯聚合物(SSty)、丙烯酸-苯乙烯聚合物(SSA)新型分散剂,并研究在水中对多壁碳纳米管(MWCNTs)的分散性。结果表明:改性淀粉的分子量(Mw)由4.25×105减小到3.92×105、分子量分布系数(Mw/Mn)由3.01减小到了2.88,分子量分布较窄,聚合物的结构更加稳定;改性淀粉颗粒溶胀崩解,原有形貌发生改变,晶型受到破坏,尺寸变小更有利于分散;此外,对于0.10 g∙L−1的MWCNTs,使用SSA的MWCNTs分散效果最好,SSA分散MWCNTs在20 d时的沉降率为30.6%。通过机理研究发现,SSA利用结构中接枝聚合的苯环与MWCNTs的p―p非共价键吸附在MWCNTs表面,通过静电斥力和空间位阻效应的协同作用对MWCNTs进行分散,因而SSA比SAa和SSty更能有效地降低水中MWCNTs的聚集趋势。