CNTs/TPU复合材料的制备与性能研究(4)
1.1.4 碳纳米管的侧壁功能化
碳纳米管的侧壁碳原子主要由sp2杂化碳原子组成，可以与一些活泼的物质如卤素、氮烯、卡宾和自由基等发生加成反应。
Hazani等通过碳化二亚胺辅助酰胺化，实现了SWNT胺基功能化的低聚核苷酸的共价修饰，得到高水溶性的加合物。Stevens等利用氟化碳管作为前体，端胺基二胺为亲核试剂，将N-次烷胺基通过C-N键共价连接到SWNT的侧壁。功能化程度达1/8~1/12。这种C-N功能化方法为键合氨基酸、DNA、聚合物等提供了合成途径，并且为尼龙-SWNT高分子材料的合成提供了纳米管前体；Saini等利用烷基锂试剂将烷基接到氟代SWNT的侧壁。热重分析(TGA)结合紫外-可见-近红外光谱对SWNT功能化程度进行了定量测量，结果证明，直径较小的 SWNT功能化程度高，有较高的反应活性。另外，在较高温度下可发生去烷基化作用，得到初始的CNT和相应烷烃与烯烃。这种侧壁烷基化的CNT可溶于常见的有机试剂，例如四氢呋喃、氯仿等。Huang等以端胺基聚乙二醇低聚物(PEG)作为功能化试剂，采用3种功能化方法：酸-碱两性离子作用(即直接热反应)、酰化-酰胺化及碳化二亚胺活化的偶合反应(胺化)，研究不同反应条件下SWNT功能化效果的差异。结果表明，SWNT与端胺基有机物之间的作用是比较复杂的，它取决于功能化反应条件。迄今，所有功能化方法的局限在于溶解和分散SWNT需消耗超大量的溶剂。
图1-4 碳纳米管侧壁共价功能化示意图
1.2 等离子体技术
高分子材料由于具有良好的性能而广泛地应用于包装、航空、印刷、生物医李、微电子汽车、纺织等行业，但日益增长的工业发展水平对高分子材料的表面性能如浸润性、粘附性生物相容性、电学性能、阻燃性等提出了更高的要求，利用等离子体对其进行表面改性已引起研究人员的广泛兴趣。
采用等离子体技术对聚合物材料表面进行改性有许多优点，与传统“湿式”处理相比等离子体技术是“干式”操作，成本低，操作简便，单体选择范围大;利用等离子体反应的特点赋予改性表面各种优异的性能;表面改性层厚度极薄(从几纳米到数百纳米)，只改变材料的表面性质，基体的整体性质不变;可制得超薄、均匀、连续和无孔的高功能薄膜，且该膜在基体上有强的粘着力，便于各种载体的表面成膜。等离子体技术具有的独特表面改性效果为高分子材料改性提供了一条新途径。
高聚物具有分子可设计性，通过等离子体表面作用可以在表面引人不同的基团来改善其性能，如亲水性、疏水性、润湿性、粘接性;引人具有生物活性的分子或生物酶，提高其生物相容性。利用等离子体技术进行高分子材料表面改性的方法通常有等离子体处理、等离子体聚合及等离子体接枝聚合。
1.2.1 等离子体处理
等离子体处理是将材料暴露于非聚合性气体等离子体中，利用等离子体轰击材料表面，等离子体中的活性物质与高分子材料表面进行各种相互作用，引起高分子材料结构发生许多变化，进而对高分子材料进行表面改性。等离子体处理能够改善高分子材料的表面性能，包括染色性、湿润性、印刷性、粘合J性、防静电性、表面固化等。
1.2.2 等离子体聚合
等离子体聚合是将高分子材料暴露于聚合性气体中，表面沉积一层较薄的聚合物膜。该方法具有如下优点:成膜均匀;膜中无气体;膜与基体附着性能好;可进行大面积的涂覆;易和其它气相法(CVD)、真空蒸镀法等结合。等离子体聚合与通常的化学聚合所得到的聚合物相比结构上差异很大，其最大特点是能形成高度交联的网状结构，热稳定性、化学稳定性、力学强度优良。由于等离子体聚合沉积的聚合膜在结构上与普通聚合膜不同，因此在性质上赋予了新的功能，能改善材料多方面的性能。