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埃洛石纳米管(HNTs)和过渡金属碳氮化物(MXene)分别作为一维和二维纳米材料,由于具有优异的物理化学性能而被广泛研究。它们通常和不同溶剂或聚合物形成复合体系使用,其在溶剂或聚合物中的分散性优劣显得尤为重要。纳米材料改性前后的表面状态对其分散状况有很大的影响,如何确定一种参数用以表征纳米材料改性前后和分散性之间的相关性仍然是个重要问题。Hansen溶度参数(HSPs)可以用来描述不同材料之间的相互作用程度,对纳米材料在不同溶剂或聚合物中分散性的预测与评估具有重要意义。一些被广为关注的纳米材料,如石墨烯和碳纳米管,它们的分散性和Hansen溶度参数已多被研究,但对于HNTs和MXene,相关的研究鲜有报道。因此本文主要研究了改性前后HNTs和MXene在几十种有机溶剂中的分散情况,并利用其结果测算出各自的Hansen溶度参数,丰富了纳米材料Hansen溶度参数数据库。此外借助Hansen溶度参数理论,预测其在不同聚合物中的分散能力,并探究了纳米材料的分散性与聚合物复合材料性能之间的关系,为HNTs和MXene的实际应用提供必要的理论依据。本文主要研究内容和结果如下:(1)考察了HNTs在各种有机溶剂中的分散情况,并利用HNTs在溶剂中的分散结果测算出Hansen溶度参数;基于Hansen溶度参数理论预测HNTs与聚氧化乙烯(PEO)的相容性。结果表明,HNTs在PEO基体中具有很好的分散性,并且复合材料的热稳定性得到了提高。(2)采用硅烷偶联剂KH550和十八胺(ODA)对HNTs进行了表面改性,并考察改性后的HNTs在各种溶剂的分散情况,借助于MATLAB软件测算其Hansen溶度参数,其中HNTs的Hansen溶度参数为δd=15.1 MPa1/2、δp=18.8 MPa1/2、δh=19.5 MPa1/2;HNTs-KH550的Hansen溶度参数为δd=17.8 MPa1/2、δp=9.7 MPa1/2、δh=15.3 MPa1/2;HNTs-ODA的Hansen溶度参数为δd=16.6 MPa1/2、δp=8.5 MPa1/2、δh=13.5 MPa1/2。基于Hansen溶度参数理论预测改性前后HNTs在PEO、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)三种极性不同聚合物中的分散状况,结果表明其在三种聚合物的分散性和预测的结果基本一致。(3)考察了Ti3C2TxMXene在43种有机溶剂中的分散情况,并借助于MATLAB软件测算出Hansen溶度参数,其值为δd=18.7 MPa1/2、δp=15.4 MPa1/2、δh=14.5 MPa1/2,基于Hansen溶度参数理论设计出MXene的水/丙酮二元混合溶剂,当水/丙酮比例为60/40时,混合溶剂的HSPs与MXene最接近,能够有效地将MXene剥离成少层或单层纳米片,且MXene悬浮液的储存稳定性得到提高。(4)采用四丁基溴化铵(TBAB)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)等阳离子表面活性剂对Ti3C2TxMXene表面进行修饰,并考察改性后的MXene在各种溶剂的分散情况,测算出Hansen溶度参数,其中MXene-TBAB的Hansen溶度参数为δd=17.2 MPa1/2、δp=9.1 MPa1/2、δh=7.0 MPa1/2;MXene-CTAB的Hansen溶度参数为δd=17.8 MPa1/2、δp=9.8 MPa1/2、δh=3.6 MPa1/2。基于Hansen溶度参数理论预测改性前后MXene在PEO、PMMA、PP三种极性不同聚合物中的分散能力,复合材料形态研究表明其在三种聚合物的分散性与预测的结果相一致,且复合材料的力学性能和导电性发生相应的变化。