倍半硅氧烷官能化碳纳米纤维/聚烯烃复合物材料的制备及其导电性能的研究

目前，碳纳米纤维（CNF）与普通聚合物复合制备高性能化、功能化高分子复合材料在工业界和学术界引起广泛兴趣，但关于CNF和通用高分子材料制备导电材料依然面临许多问题，主要体现在：CNF的表面修饰、CNF在基体材料分散控制、CNF逾渗值过高、表面修饰和分散程度的关系等。项目首次提出采用实验室自主设计、合成的多官能基多面体低聚倍半硅氧烷（POSS），通过高效键合的方式接枝到CNF表面；通过调配POSS中取代基基团类别，获得倍半硅氧烷功能化的CNF杂化体，控制CNF和基体之间的互相作用；研究聚合物复合体系的加工条件及熔融共混条件和功能化CNF分散形态之间关系，探索CNF在聚烯烃基体中形成高效导电网络机理；首次利用调制DSC定量化表征CNF的分散程度，作为电镜观测和WAXD方法的一个重要互补手段；研究功能化CNF的分散形态以及结构、形态与导电性能之间的关系，建立相关的导电物理模型，探讨相关导电机理。

目前，利用碳纳米纤维（CNF）与聚烯烃制备复合材料具有广阔的应用前景，但该领域依然面临许多问题，主要有：CNF的表面修饰和修饰后CNF与基体作用、CNF 逾渗值控制、表面修饰和分散程度的关系等。本项目提出采用自主合成的多面体低聚倍半硅氧烷（POSS），接枝在经化学处理后的CNF 表面上；再把接枝过CNF与聚烯烃复合制备导电高分子材料，应用于EMI防护。本课题着重解决POSS的合成，以及以一维形态的碳纳米纤维为“支架”，与零维形态的笼型倍半硅氧烷结合实现官能化；研究此类多层级、多尺度纳米复合材料的可控制备和特性，以及加工工艺及条件对于一维粒子在高分子基体中分散影响。