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功能化氮化硼纳米片的制备及其高分子复合材料的构建

张得利  
【摘要】:六方氮化硼纳米片作为一种新型的二维纳米材料,因其具有独特的结构和众多优异的性能,在高分子复合材料等领域有着巨大的应用潜力。然而,氮化硼纳米片极易聚集,表面惰性,极难实现功能化,大大限制了其应用。本文采用液相剥离法制备溶剂剥离的氮化硼纳米片(BNNSs),然后通过低温下的还原反应分别制备苯基、苄硫基、异丙苯氧基、羟基多种基团功能化的氮化硼纳米片,并构建羟基功能化氮化硼纳米片填充的高分子基(聚乙烯醇为基体)复合材料,研究羟基功能化氮化硼纳米片在高分子基体中的分散、微观形貌结构及其对复合材料宏观物理性能的影响。具体内容包含以下几方面:1.在锂/氨体系中还原BNNSs,分别以硫化物——苯硫醚和二硫化物——二苄基二硫醚对其进行功能化,制备苯基功能化氮化硼纳米片和苄硫基功能化氮化硼纳米片。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热失重分析(TGA)、采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及紫外-可见光(UV-vis)吸收光谱的手段对功能化氮化硼纳米片进行了表征,研究了功能化氮化硼纳米片的结构、功能化以及在溶剂中的分散性。2.低温下在锂/氨体系中还原BNNSs,通过向体系中加入过氧化二异丙苯产生氧自由基,实现对BNNSs的功能化,制备异丙苯氧基功能化的氮化硼纳米片。利用FTIR和TGA表征异丙苯氧基对BNNSs的接枝及接枝率,利用XRD和TEM表征异丙苯氧基功能化氮化硼纳米片的晶体结构、剥离程度及结构完整性,利用UV-vis吸收光谱表征其在氯仿中的分散溶解性。3.低温下在锂/氨体系中对BNNSs进行负电化,然后向体系中通入高纯氧气与负电化的BNNSs进行反应,再经水处理制备羟基功能化的氮化硼纳米片(OH-BNNSs)。采用溶液共混浇铸成膜法构建OH-BNNSs填充的聚乙烯醇(PVA)复合材料。利用FTIR、TGA、XRD、TEM和UV-vis吸收光谱表征羟基功能化氮化硼纳米片的结构、剥离以及在水中的分散溶解性。利用扫描电子显微镜(SEM)表征OH-BNNSs在PVA中的分散情况,利用TGA表征复合材料的热稳定性,并对复合材料进行拉伸测试研究OH-BNNSs对复合材料静态力学性能的影响。


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