【摘 要】
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新型纳米碳材料包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯及其衍生材料等，它们不仅有优异的机械性能、热学性能和电学性能等，还有超高的比表面积以及特殊的价电子结构，使得它们也具有良好的
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新型纳米碳材料包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯及其衍生材料等，它们不仅有优异的机械性能、热学性能和电学性能等，还有超高的比表面积以及特殊的价电子结构，使得它们也具有良好的催化性能。同时与传统的金属及其氧化物相比，纳米碳材料用作催化剂具有高稳定性、低成本、节能环保等优点，有望成为新一代最有应用前景的非金属催化材料。 本文主要研究在较低温度下原位聚合法制备PMMA/纳米碳材料复合材料及纳米碳材料对BPO引发MMA自由基聚合的催化作用。以FTIR、1H NMR、13C NMR和Raman 表征了复合材料的分子结构，GPC和粘度法测量复合材料的分子量和分子量分布，TG，SEM和ESR测试复合材料的热分解性能，分散性和原位聚合过程中碳材料对自由基的影响。主要结论如下： （1） 在较低聚合温度下，BPO引发MMA聚合速率极低，在30℃BPO引发MMA完全聚合需要45天，在40℃BPO引发MMA完全聚合需要6天，将纳米碳材料加入BPO/MMA聚合体系中，可显著提高聚合速率。30℃碳材料/BPO/MMA完全聚合只需要4天，40℃碳材料/BPO/MMA完全聚合只需要0.5天。 （2） 低温聚合中纳米碳材料的加入对BPO引发MMA聚合的产物分子结构没有明显的影响。碳纳米管的加入使产物的分子量提高，分子量分布变窄，发现40℃BPO 引发MMA聚合的产物分子量最高，分子量最窄。石墨烯的加入对产物的分子量及分子量分布影响不大。产物的热分解温度有所提高并且纳米碳材料能在PMMA基体中分散均匀，没有明显团聚现象。 （3） 发现在低温下纳米碳材料催化BPO引发MMA聚合仍然是一个自由基反应，ESR测试中捕获到的自由基含量高，并且纳米碳材料的加入缩短了PMMA聚合的诱导期。其中纳米碳材料与BPO相互作用使得过氧键断开产生自由基在聚合过程中起到关键作用，从而提高聚合速率。
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