Page 44 - 《精细化工》2020年第2期
P. 44

·246·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 38 卷

            离子官能化的 CNT 将 PU 的杨氏模量从 3.1 MPa 线                   键（PUDA）的动态交联 PU 为聚合物基质，制备了
            性增加到 5.2 MPa。这表明铵阳离子官能化的 CNT                       一种用于高效电磁干扰（EMI）屏蔽的自修复复合
            在 PU 中具有良好的分散性，从而使得酰化反应仅                           材料。结果表明，复合材料可以在同一位置反复切
            限于发生在一些小分子和聚合物中，大大限制了功                             割和修复，且愈合效率超过 89.2%。当 CNT 质量分
            能化 CNT 的应用。                                        数为 5%时，制备的 PUDA/CNT 复合材料显示出 30.7
            2.5   碳纳米管的环加成反应改性                                 dB 的 EMI 屏蔽效果，并且在第 3 次修复过程之后，
                 氧化反应是在 CNT 表面产生缺陷位点，而环加                       复合材料的屏蔽效果可以恢复到 29.8 dB。这种坚固
            成反应则是在 CNT 的侧壁和末端产生化学键。常见                          的可修复复合材料在各种柔性和可穿戴电子设备的
            的环加成反应主要有 Huisgen 环加成和 Diels-Alder                 集成 EMI 屏蔽设备具有广泛的应用前景。
            反应。其中，Huisgen 环加成反应是通过叠氮化物和                            与 Huisgen 环加成反应相比，Diels-Alder 反应
            炔基之间的一种点击化学反应              [60] 。这种共价接枝方           不需要对 CNT 进行预改性，基本无副反应，且形成
            法显示出较高的稳定性和对聚合物涂层厚度的良好                             的交联结构有利于提高 CNT 与聚合物的相容性。
            控制。如图 6 所示，HUANG 等           [61] 首先将 CNT 与重
            氮化的 4-(氨基甲基)苯胺在无溶剂、高剪切力作用                          3    结语与展望
            下于 60  ℃反应，得到氨基功能化的 CNT（Ⅰ）。
                                                                   CNT 独特的物理性能和力学性能不仅可提高复
                                                               合材料的力学性能，还可改善复合材料的电、热等
                                                               性能。目前，关于 CNT 改性 PU 复合材料的制备和
                                                               性能研究已经取得了一定的进展，但对复合材料性
                                                               能改善的机理和 CNT 的分散性问题还需不断探索。
                                                                   首先，需确保 CNT 在 PU 中具有良好的分散性。
                                                               目前报道大多都采用单一改性剂对 CNT 进行表面
                                                               修饰，其分散性并不理想，导致 CNT 优异性能没有
                                                               充分发挥。因此，在不破坏 CNT 本身优异性能的前
                                                               提下，采用两种改性剂对 CNT 进行改性，是否有利
                                                               于提高其在 PU 中的分散性还值得进一步研究。
                                                                   其次，寻找表征界面结构的新方法，如荧光光
                                                               谱技术，包括荧光光谱、荧光共振能量转移测量
                                                               （FRET）、荧光各向异性测量、荧光相关光谱（FCS）
                                                               和激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）等，对于研究
                                                               复合材料的性能具有极其重要的意义。通过研究

                                                               CNT 与 PU 界面结构，有利于进一步建立复合材料
                    图 6  CNT 管功能化的反应流程图         [61]           界面结构与性能之间的关系，对研制性能更加优异
               Fig. 6    Flow chart of functionalized reaction of CNT [61]
                                                               的 PU 纳米复合材料起至关重要作用。

                 CNT 表面上的氨基部分与 2-丙炔酸进一步反                           最后，CNT 分子上带有不同数量的化学官能团，
            应，从而得到了炔基官能化的 CNT（Ⅱ）。然后在                           将其与 PU 复合时，其有关化学基团与聚合物反应
            干燥的氮气下，以 CuI 为催化剂，将Ⅱ与含有三个                          程度的报道较少。通过利用质谱多反应监测、高效
            伯羟基的叠氮化物衍生物〔3-羟基-2,2-双(羟甲基)                        液相色谱技术或化学计量法等手段确定 CNT 分子
            丙基 4-叠氮基苯甲酸酯〕在 60  ℃下反应，得到三                        上的官能团与聚合物的反应程度，探讨 CNT 上官能
            唑官能化的 CNT（Ⅲ）。最后利用Ⅲ上的羟基与异                           团反应程度与复合材料性能之间的关系及更有效地
            氰酸酯封端的聚己内酯二醇进行原位聚合，得到                              发挥复合材料的性能具有重要的意义。
            PU/CNT 纳米复合材料（PU-grafted CNT）。结果表
                                                               参考文献：
            明，通过环加成反应大大提高了 CNT 的接枝率，而
                                                               [1]   XIA H S, SONG M. Preparation and characterization of
            且官能化的 CNT 表面上产生的三唑部分能够释放                               polyurethane-carbon nanotube composites[J]. Soft Matter, 2005,
            大量能量，为高性能聚氨酯纳米复合材料的开发提                                 1(5): 386-394.
                                                               [2]   SANTERRE J P, WOODHOUSE  K, LAROCHE G,  et al.
            供了可能性。
                                                                   Understanding the biodegradation of polyurethanes: From classical
                 WANG 等  [62] 以 CNT 为导电填料，含有Diels-Alder            implants to tissue engineering materials[J]. Biomaterials, 2005,
   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49