多壁碳納米管雜化改性苯乙烯－二乙烯基苯共聚物載體的制備及性能

樊癑　王一清　劉才林　任先艷　楊海君

摘要：苯乙烯－二乙烯基苯共聚物（SDB）為載體的 Pt/SDB 疏水催化劑是氫－水液相催化交換（LPCE）技術(shù)的重要材料。針對 SDB 載體疏水性不強(qiáng)和強(qiáng)度低等問題，通過 KH570 ， KH560和 KH550硅烷偶聯(lián)劑改性多壁碳納米管（MWCNTs） ， 再雜化改性 SDB 載體。結(jié)果表明：雜化改性的 SDB 載體的水接觸角提高了20°以上，抗壓強(qiáng)度為基礎(chǔ) SDB 載體的1.6～3.8倍，熱重分析的初始熱分解溫度提高了4.6～15.8 ℃。KH570處理的 MWCNTs 含有雙鍵，可實(shí)現(xiàn)與苯乙烯、二乙烯基苯的三元共聚且摻雜均勻，雜化改性 SDB 載體效果最佳。

關(guān)鍵詞：苯乙烯－二乙烯基苯共聚物多壁碳納米管雜化改性疏水性抗壓強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：O643.36;TQ426.65? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? 文章編號(hào)：1671-8755（2024）01-0001-08

Preparation and Properties of Multi-walled Carbon Nanotubes HybridModified Styrene - Divinylbenzene Copolymer Carrier

FAN Yue ， WANG Yiqing ， LIU C ailin ， REN Xianyan ， YANG Haijun

（School ofMaterials and Chemistry ， Southwest University ofScience and Technology ，Mianyang 621010 ， Sichuan ， China ）

Abstract： Pt/SDB hydrophobic catalyst with styrene - divinylbenzene copolymer （SDB） as the carrier isan important material for hydrogen-water liquid-phase catalytic exchange （LPCE） technology. In order tosolve the problems of poor hydrophobicity and low strength of the SDB carrier ， multi-walled carbon nano-tubes （ MWCNTs ） modified by silane coupling agents such as KH570 ， KH560 and KH550 werehybridized to modify the SDB carrier. The results show that the water contact angle of the SDB carriermodified by hybridization is increased by more than 20°， and the compressive strength is 1.6-3.8 timesthat of the SDB carrier. The initial thermal decomposition temperature of thermogravimetric analysisincreases by 4.6-15.8 ℃. Among them ， MWCNTs treated with KH570 contains double bonds ， whichcan realize ternary copolymerization with styrene and divinylbenzene ， and the doping is uniform. Thehybrid modified SDB carrier has the best effect.

Keywords ： Styrene - divinylbenzene copolymer; MWCNTs; Hybrid modification; Hydrophobicity; C ompressive strength

核能發(fā)電屬于清潔能源，在我國能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)著至關(guān)重要的地位。但伴隨著將來內(nèi)陸核電站的發(fā)展，含氚廢水的排放量將日益增加，含氚廢水無法用傳統(tǒng)的“三廢處理系統(tǒng)”進(jìn)行處理，且氚水造成的輻射損傷大約是氚氣的25000倍[1] ， 因此，需要對含氚廢水進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理[2-4]。目前，氫－水液相催化交換（LPCE）技術(shù)因其分離效率高、無毒、無腐蝕性、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，已成為處理含氚廢水最有效的技術(shù)途徑[5]。以苯乙烯－二乙烯基苯共聚物（簡稱 SDB）為載體的 Pt/SDB 疏水催化劑是 LPCE 技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向，但 SDB 載體在疏水性和強(qiáng)度等性能上還需要進(jìn)一步提高，以更好地滿足 LPCE 技術(shù)需求[6-7]。針對 SDB 載體存在的性能問題，需要通過雜化改性來提高 SDB 載體的綜合性能。多壁碳納米管（MWCNTs）是一種具有較大長徑比及輕閉合的中空管狀結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)還具有與石墨相似的良好的機(jī)械性能，可作為雜化改性 SDB 載體的無機(jī)材料[8-10]。Wu 等[11]采用 KH570偶聯(lián)劑改性的 MWCNTs 制備的多壁碳納米管填充改性的聚乳酸（PLA）復(fù)合薄膜具有更高的機(jī)械性能。Chen 等[12]采用真空過濾的制備方法將單壁碳納米管（SWCNTs）和多壁碳納米管（MWCNTs）制成了一種超疏水的雜化膜，雜化膜在 SWCNTs 側(cè)具有疏水性，在 MWCNTs 側(cè)具有超疏水性，超疏水膜的水接觸角可達(dá)152°。綜上，多壁碳納米管可以用于 SDB 載體的疏水增強(qiáng)改性。

本文分別采用 KH570 ， KH560和 KH550硅烷偶聯(lián)劑改性 MWCNTs ， 通過懸浮聚合法制備摻雜MWCNTs 改性載體、KH570- MWCNTs/SDB 載體、KH560- MWCNTs/SDB 載體和 KH550- MWCNTs/SDB 載體，并與基礎(chǔ) SDB 載體、MWCNTs/SDB 載體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)及性能比較。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器

（1）試劑。苯乙烯（St）、二乙烯基苯（DVB） ， 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；聚乙烯醇-1788（PVA）、過氧化苯甲酰（ BPO）、甲苯、正庚烷、1 ， 2-二氯乙烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）、γ-（2 ， 3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（KH560）及3-氨丙基三乙氧基硅烷（ KH550） ，成都科隆化學(xué)品有限公司；十二烷基苯磺酸鈉（LAS）及羥甲基纖維素（CMC） ， 阿法埃沙（中國）化學(xué)有限公司；多壁碳納米管（MWCNTs） ， 成都中科時(shí)代納能科技有限公司；去離子水，西南科技大學(xué)環(huán)境友好能源材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自制。所有試劑均為分析純。

（2）實(shí)驗(yàn)儀器。YRGS 型磁力攪拌加熱鍋，鄭州宏華儀器有限公司；WB2000- M 型頂置式攪拌器，天津市布魯克科技有限公司；DHG -9070A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海齊欣儀器有限公司；SHZ - D（Ⅲ）型循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；KQ3200DE 型數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司。

（3）分析測試。采用傅里葉紅外吸收光譜儀（FT - IR）對樣品的紅外吸收峰進(jìn)行測試。采用拉曼光譜儀對載體進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。采用變溫原位成像分析儀觀察載體的形貌和尺寸。采用熱分析儀分析材料的熱穩(wěn)定性：稱取3～4 mg 樣品放入坩堝中，在 N2氣氛下以10℃/min 的速度升溫，從室溫到800℃ ， 測試得到載體的初始熱分解溫度。采用比表面積及孔隙度分析儀得到小球的 N2吸附－解吸曲線，分析載體的比表面積、孔徑和孔容。采用表面張力測定儀對載體的疏水性進(jìn)行測試：將粒徑均一的載體均勻粘貼在雙面膠上，測定其靜態(tài)水接觸角 （WCA） ， 測定3個(gè)點(diǎn)，取其平均值。采用顆粒強(qiáng)度測試儀測量材料的抗壓強(qiáng)度：選取同樣目數(shù)的載體10顆，對其進(jìn)行顆粒強(qiáng)度測試，取其均值。

1.2 改性碳納米管的制備

KH570 ， KH560和 KH550改性碳納米管。使用500 mL 的三頸燒瓶，將1.0 g 帶有羥基的多壁碳納米管（OH - MWCNTs）均勻分散于一定比例的乙醇和水混合液中，調(diào)節(jié)溶液 pH 值為4～5 ， 再將上述溶液置于150 mL 的甲苯溶液中，分別加入0.1 g KH570 ， 0.1 g KH560和0.1 g KH550偶聯(lián)劑，經(jīng)超聲分散后于110℃的油浴鍋中反應(yīng)4～6 h ， 冷卻后離心10 min ， 經(jīng)抽濾、干燥后即可得到 KH570 ，KH560和 KH550改性的多壁碳納米管，分別記為KH570- MWCNTs ， KH560- MWCNTs 和 KH550-MWCNTs 。

1.3 碳納米管雜化改性 SDB 疏水催化劑載體的制備

（1）水相的制備。稱取4.0 g PVA ， 一定量的LAS 和 CMC ， 共同加入到含有400 mL 去離子水的三頸燒瓶中，然后將上述三頸燒瓶放入水浴鍋內(nèi)并升溫至75℃ ， 磁子攪拌至聚乙烯醇完全溶解。

（2）油相的配制。取干凈塑料燒杯，按照配比依次稱取 St、DVB、甲苯、1 ， 2-二氯乙烷和正庚烷并混合均勻，將 BPO 加入燒杯中，然后攪拌，直至溶液完全澄清。然后分別加入 MWCNTs ， KH570- MWCNTs ，KH560- MWCNTs ， KH550- MWCNTs ， 覆蓋保鮮膜后，超聲直至其完全分散在油相中（基礎(chǔ) SDB 載體的制備則無需在油相中加入多壁碳納米管）。

（3）載體制備。把過程（1）中的水相置于45℃的油浴鍋中，在通入5 min 的氮?dú)夂螅徛渭佑拖啵郎刂?0℃恒溫反應(yīng)1 h 后關(guān)閉氮?dú)猓?9℃時(shí)保溫1 h;繼續(xù)升溫至92℃ ， 恒溫反應(yīng)5 h ， 至載體完全固化。將上述反應(yīng)所得的小球，經(jīng)去離子水、無水乙醇、丙酮依次充分洗滌抽濾后于70℃烘箱中烘干，篩選出大小均勻的小球置于密封袋中，分別記為 MWCNTs/SDB 載體、KH570- MWCNTs/SDB 載體、KH560- MWCNTs/SDB 載體和 KH550- MWC- NTs/SDB 載體。

圖1為 KH570 ， KH560和 KH550改性 MWCNTs 的機(jī)理及改性 SDB 載體的制備流程。從圖1可知，硅烷偶聯(lián)劑水解后會(huì)生成 Si OH ， Si OH 與 MWCNTs表面的 OH 發(fā)生縮合反應(yīng)，在 MWCNTs 表面形成保護(hù)層，使 OH - MWCNTs 疏水親油。KH570改性后的MWCNTs 中依然含有雙鍵，實(shí)現(xiàn) KH570- MWCNTs 均勻分散在油相中的同時(shí)，還保證了 KH570- MWCNTs與 St 和 DVB 發(fā)生三元共聚[13];而 MWCNTs ， KH560-MWCNTs 和 KH550- MWCNTs 由于不含雙鍵，只是作為一種無機(jī)填料分散在油相中，無法與 St 和 DVB共聚[14] ， MWCNTs ， KH560- MWCNTs 和 KH550- MWCNTs 與 St 和 DVB 之間并沒有很強(qiáng)的共價(jià)鍵相連，屬于物理摻雜進(jìn)入 SDB 載體中。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)構(gòu)與形貌分析

SDB 載體、MWCNTs/SDB 載體、KH570- MWCNTs/ SDB 載體、KH560- MWCNTs/SDB 載體和 KH550- MWCNTs/SDB 載體的紅外光譜如圖2所示。圖中2925.58 cm -1 是苯環(huán)上- -CH2的振動(dòng)峰，3024.81 cm -1 和3077.52 cm -1 處對應(yīng)的是苯環(huán)上 C H 鍵及殘留乙烯基雙鍵的拉伸振動(dòng)峰；1600～1 400 cm -1 處的峰為苯環(huán)的骨架振動(dòng)峰；698.89 cm -1 和755.81 cm -1 為單取代苯環(huán)上 C H 的面外振動(dòng)峰；834.88 cm -1 是對位二取代苯環(huán)上兩個(gè)相鄰氫原子的面外彎曲振動(dòng)峰[15]。從紅外光譜可知，經(jīng)碳納米管改性后的 SDB 載體的自身結(jié)構(gòu)并未被改變。

為了進(jìn)一步證明碳納米管對 SDB 載體改性成功，采用拉曼光譜對載體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，其結(jié)果如圖3所示。圖3（ a ）為 MWCNTs ， KH570- MWCNTs ， KH560- MWCNTs 和 KH550- MWCNTs 的拉曼光譜圖，從圖中可以看出，改性前后的碳納米管中均出現(xiàn)了碳納米管的特征峰，1585.22 cm -1處是 G（石墨）峰，G 峰與碳納米管的純度、結(jié)晶度有關(guān)；1348.60 cm -1 處是 D（缺陷）峰；D 峰則與碳納米管的缺陷和層數(shù)有關(guān)[16]。G 峰的強(qiáng)度高于 D 峰，說明實(shí)驗(yàn)中所采用的碳納米管的結(jié)構(gòu)較完整，缺陷少。改性后的碳納米管中的 D 峰和 G 峰的波長并未發(fā)生偏移，說明經(jīng) KH570 ， KH560 ， KH550改性后的碳納米管仍然保持著自身的結(jié)構(gòu)。在1800～3 000 cm -1 的第二序區(qū)，2700 cm -1 附近的峰為 G ′峰，此峰是 D 峰的二階峰。KH570- MWCNTs ， KH560- MWCNTs 和 KH550- MWCNTs 的 G ′峰值為2702.33cm -1 ， MWCNTs 中 G ′峰值為2730.23 cm -1 ， 改性后的 MWCNT 中 G ′峰向著低波長的方向偏移，說明 KH570 ， KH560 ， KH550在 MWCNTs 中引入了 C C ， -NH2和環(huán)氧基團(tuán)等官能團(tuán)，這些官能團(tuán)破壞了碳納米管中原有的π電子共軛體系，使得振動(dòng)能量增大，G ′峰發(fā)生藍(lán)移[17]。

圖3（ b ）是 SDB 載體、MWCNTs/SDB 載體、 KH570- MWCNTs/SDB 載體、KH560- MWCNTs/SDB 載體和 KH550- MWCNTs/SDB 載體的拉曼光譜圖。從圖中可以得到，1004.56 cm -1 特征峰是苯環(huán)的呼吸振動(dòng)引起的，1030.89 cm -1 特征峰是苯環(huán)面內(nèi)的對稱振動(dòng)峰，1180.75 cm -1 特征峰是苯環(huán)與碳鏈原子間的非對稱伸縮振動(dòng)，1447.22 cm -1 特征峰是 CH2 的彎曲振動(dòng)，1628.42 cm -1 特征峰是苯環(huán)中 C C鍵的伸縮振動(dòng)[18]。

紅外光譜結(jié)合拉曼光譜測試表明，MWCNTs ，KH570- MWCNTs ， KH560- MWCNTs 和 KH550-MWCNTs 對 SDB 載體改性成功。

采用掃描電鏡對4種改性載體的表面形貌進(jìn)行了表征。圖4（ a ）-圖4（ d）為 MWCNTs ， KH570-MWCNTs ， KH560- MWCNTs 和 KH550- MWCNTs的 SEM 圖，對比后可以清楚地觀察到碳納米管的納米纖維纏繞在一起，且可以清楚地看到納米纖維的尖端，未改性的 MWCNTs 表面能較高，在范德華力的影響下更加容易纏繞在一起，導(dǎo)致粉體團(tuán)聚，改性后的 MWCNTs ， 尤其是 KH570改性后的 MWCNTs 單個(gè)碳管之間逐漸變得松散，且有更多的納米纖維的尖端暴露出來。

圖4（ m ）為 SDB 載體的 SEM 圖，載體的粒徑約為1.2 mm ， 且球型度較好，表面較光滑，沒有明顯的開裂現(xiàn)象；選取顆粒表面部分區(qū)域進(jìn)一步放大約1000倍如圖4（ n ）所示，觀察到 SDB 表面有許多密集的孔，說明豐富的微細(xì)孔結(jié)構(gòu)分布在 SDB 表面，顯示了載體的介孔結(jié)構(gòu)。圖4 （ e ）、圖4（ i ）是 MWCNTs/SDB 載體的掃描圖，從圖4 （ e ）可知 MWCNTs/SDB 載體的粒徑約為1.7 mm ， 且球型度較好，表面較光滑，暫無明顯的開裂現(xiàn)象；選取顆粒表面部分區(qū)域進(jìn)一步放大約1000倍如圖4（ i）所示，觀察到豐富的孔分布在 MWCNTs/SDB 載體表面。圖4（f）、圖4（ j）是 KH570- MWCNTs/SDB 載體掃描圖，從圖4（f）可知載體的粒徑約為1.4 mm ，球型度較好，表面光滑程度高且完整；對表面區(qū)域放大1000倍后（圖4（ j）） ， 可以看到許多密集的孔，為 Pt 的覆載提供了良好的反應(yīng)位點(diǎn)。圖4（ g）、圖4（k）是 KH560- MWCNTs/SDB 載體的 SEM 圖，可知載體的粒徑約為1.0 mm ， 球形度完整，表面較為光滑；選取表面區(qū)域放大1000倍后（圖4（k）） ， 表面出現(xiàn)部分白色顆粒，可能是殘留的致孔劑。圖4（h）、圖4（ l）為 KH550- MWCNTs/SDB 載體的SEM 圖，其中載體的粒徑約為1.2 mm ， 球形度完整，表面有些許開裂現(xiàn)象，這可能是分散劑未完全均勻分布在載體表面而使其在硬化過程中發(fā)生開裂；選取表面區(qū)域放大1000倍（圖4（ l））可以看到載體表面有大量孔存在。改性后的 SDB 載體的粒徑略有增大，尺寸較大的小球在工程化大裝置上具有降低液相催化交換柱的傳質(zhì)阻力及避免液泛等優(yōu)點(diǎn)，有利于 SDB 載體后續(xù)的工程化放大應(yīng)用[19]。顆粒表面具有一定的粗糙度，為疏水性打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2 熱穩(wěn)定性分析

載體的熱穩(wěn)定性測試結(jié)果如圖5所示。圖5（ a ）是 SDB 載體、MWCNTs/SDB 載體、KH570- MWCNTs/SDB 載體、KH560- MWCNTs/SDB 載體和 KH550- MWCNTs/SDB 載體的 TG 曲線。SDB 載體在64.81～209.57℃的失重率約為1.21% ， 這是由于樣品中結(jié)合水的逸出。 MWCNTs/SDB 載體在64.81～210.46℃下失重約3.08%;KH570- MWCNTs/ SDB 載體在64.81～235.01℃下失重約4.45%; KH560- MWCNTs/SDB 載體在64.81～250.48℃下失重約3.08%;KH550- MWCNTs/SDB 載體在64.81～253.65℃下失重約2.46%。改性后載體的失重率均大于 SDB 載體，且隨著溫度升高熱降解速率變慢，這是由于加入了碳納米管。從圖5（b）可知 SDB 載體、MWCNTs/SDB 載體、KH570- MWCNTs/ SDB 載體、KH560- MWCNTs/SDB 載體和 KH550- MWCNTs/SDB 載體的初始熱分解溫度分別為385.56 ， 401.45 ， 400.08 ， 390.02 ， 393.51 ℃。加入了碳納米管后的 SDB 載體，其初始熱分解溫度均高于基礎(chǔ) SDB 載體。SDB 載體、MWCNTs/SDB 載體、 KH570- MWCNTs/SDB 載體、KH560- MWCNTs/ SDB 載體和 KH550- MWCNTs/SDB 載體在260～620℃之間的質(zhì)量損失分別為91.20% ， 90.11% ，87.24% ， 88.77% ， 90.27% ， 載體在此溫度段開始從聚合物分解成穩(wěn)定的小分子。綜上，載體加入了碳納米管，其總體的熱分解溫度提高4.6～15.8 ℃ ， KH570- MWCNTs/SDB 載體熱分解溫度提高最多。

2.3 孔結(jié)構(gòu)分析

圖6是 SDB 載體、MWCNTs/SDB 載體、KH570- MWCNTs/SDB 載體、KH560- MWCNTs/SDB 載體和 KH550- MWCNTs/SDB 載體的 N2吸附－解吸曲線和孔徑分布曲線。從圖6（ a ）可知，根據(jù) IUPAC分類，SDB 載體、MWCNTs/SDB 載體、KH570- MWCNTs/SDB 載體、KH560- MWCNTs/SDB 載體和 KH550- MWCNTs/SDB 載體的 N2 吸附－解吸曲線屬于典型的 IV 型等溫線[20] ， SDB 載體、KH570- MWCNTs/SDB 載體和 KH550- MWCNTs/SDB 載體在0.8< P/P0<1.0之間出現(xiàn)了 H 1 型滯后環(huán)，說明載體中存在大小均勻且形狀規(guī)則的孔，MWCNTs/ SDB 載體則是 H2 型滯后環(huán)，出現(xiàn)在0.4相對壓力后，比其他載體的滯后環(huán)大，成倒三角型，說明在 MWCNTs/SDB 載體中有“墨水瓶”孔和孔徑分布不均勻的管狀孔存在[21]。KH560- MWCNTs/SDB 載體的比表面積和孔容較小（與表1值相符）導(dǎo)致其吸附－脫附曲線出現(xiàn)了不閉合的情況，KH560- MWCNTs/SDB 載體出現(xiàn)了 H3 型滯后環(huán)，說明載體中出現(xiàn)了不均勻的孔結(jié)構(gòu)。從圖6（ b）可以看到載體的孔徑集中分布在0～30 nm 之間，證實(shí)了載體中介孔的存在。

采用氮吸附解吸法測定了 SDB 載體、MWCNTs/ SDB 載體、KH570- MWCNTs/SDB 載體、KH560- MWCNTs/SDB 載體和 KH550- MWCNTs/SDB 載體比表面積、孔容和孔徑。表1給出了載體的比表面積、孔容和孔徑的數(shù)值。采用 BET 法對載體的比表面積進(jìn)行計(jì)算，KH570- MWCNTs/SDB 載體、KH550- MWCNTs/ SDB 載體的比表面積分別為433.605 m2/g 和468.906 m2/g ， 均優(yōu)于 SDB 載體的比表面積（404.985 m2/g） ，比表面積的增加為 Pt 的負(fù)載提供了較多的反應(yīng)位點(diǎn)。改性載體的平均孔徑值均在1～5 nm 之間，說明載體的孔類屬于介孔（與孔徑分布曲線結(jié)果相符）。其中 MWCNTs/SDB 載體和 KH560- MWCNTs/SDB 載體的比表面積較小，可能是由于 MWCNTs 直接摻雜進(jìn) SDB 載體中，在載體中并沒有均勻分散，導(dǎo)致部分 MWCNTs 納米纖維纏結(jié)，進(jìn)而堵塞了載體的部分孔，使得載體比表面積減小。KH560- MWCNTs/ SDB 載體比表面積減小的原因可能是 KH560中的環(huán)氧基團(tuán)在改性碳納米管的過程中斷裂，斷裂后的C O 基團(tuán)會(huì)自聚或與 MWCNTs 上的 OH 反應(yīng)，使得部分 OH 沒有與 Si OH 成鍵，導(dǎo)致 KH560- MWCNTs 在摻入 SDB 載體時(shí)也會(huì)堵塞載體的部分孔（與 N2吸附－解吸曲線相符）。

2.4 疏水性分析

疏水性是疏水催化劑載體的一個(gè)重要性能。圖7是 SDB 載體、MWCNTs/SDB 載體、KH570- MWCNTs/ SDB 載體、KH560- MWCNTs/SDB 載體和 KH550- MWCNTs/SDB 載體的水接觸角圖。從圖7可以看出，未改性的 SDB 載體的靜態(tài)水接觸角為117.07°，MWCNTs/SDB 載體、KH570- MWCNTs/SDB 載體、 KH560- MWCNTs/SDB 載體和 KH550- MWCNTs/ SDB 載體的水接觸角分別為141.34°， 144.73°， 138.30°和137.50°，水接觸角提高20°以上。與文獻(xiàn)[22]中所制備的苯乙烯－二乙烯基苯的核殼聚合物顆粒的疏水性（92°）相比，本實(shí)驗(yàn)所制備的碳納米管雜化改性 SDB 載體的疏水性更為優(yōu)異。綜上，向 SDB 載體中引入了碳納米管后，改性 SDB 載體的疏水性遠(yuǎn)大于基礎(chǔ) SDB 載體，其中 KH570- MWCNTs/SDB 載體的疏水性最佳。

2.5 抗壓強(qiáng)度分析

采用顆粒強(qiáng)度測試儀對 SDB 載體、MWCNTs/ SDB 載體、KH570- MWCNTs/SDB 載體、KH560- MWCNTs/SDB 載體和 KH550- MWCNTs/SDB 載體進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度測試。選取相同目數(shù)下的載體分別測定10組數(shù)據(jù)，計(jì)算抗壓強(qiáng)度的平均值，其值如表2所示。就均值而言，改性后的 MWCNTs/SDB 載體、KH570- MWCNTs/SDB 載體、KH560- MWCNTs/SDB 載體和 KH550- MWCNTs/SDB 載體的抗壓強(qiáng)度分別為104.1 ， 87.7 ， 43.7 ， 44.6 N ， 均大于 SDB 載體的抗壓強(qiáng)度（27.3 N） ， 抗壓強(qiáng)度為基礎(chǔ) SDB 載體的1.6～3.8倍。文獻(xiàn)[23]表明，SDB 載體的抗壓強(qiáng)度為27 N ， 與之相比，本實(shí)驗(yàn)合成的碳納米管雜化改性 SDB 載體的抗壓強(qiáng)度更為優(yōu)異。改性后的載體延續(xù)了碳納米管高強(qiáng)度的性能。 KH570- MWCNTs/SDB 載體強(qiáng)度最大，原因是 KH570-MWCNTs 中含有的雙鍵會(huì)與 St 和 DVB 發(fā)生三元共聚。

3 結(jié)論

采用偶聯(lián)劑處理多壁碳納米管，進(jìn)一步制備了碳納米管雜化改性 SDB 載體，得到以下結(jié)論：（1）改性后載體的水接觸角較基礎(chǔ) SDB 載體提高了20°以上，抗壓強(qiáng)度為基礎(chǔ) SDB 載體的1.6～3.8倍，熱重分析的初始熱分解溫度較基礎(chǔ) SDB 載體提高了4.5～ 15.6 ℃。（2）綜合性能以 KH570- MWCNTs/SDB 載體最佳，主要是因?yàn)?KH570含雙鍵，KH570- MWCNTs 與 St ， DVB 三元共聚制得了均勻分散的雜化改性載體，優(yōu)于 MWCNTs ， KH560- MWCNTs 和 KH550- MWCNTs 與 St 和 DVB 制備的物理摻雜改性載體。（3）碳納米管雜化改性 SDB 載體具有高疏水性和高強(qiáng)度，具有很大的應(yīng)用潛力。

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