Abstract The optical absorption properties of carbon nanotubes (CNTs) have attracted extensive research attention. Here we report the fabrication of sea-island structured polymer-based multi-walled CNT (MWNT) composite with high solar-thermal-conversion performance. MWNT-grafted 4-chloromethyl styrene (MWNTs-g-CMS) is prepared via esterification between carboxyl groups on the MWNT surface and the chloromethyl group of the CMS in the presence of a phase-transfer reagent in water. Covalent bonding between the CMS and the MWNTs is confirmed by Fourier transform infrared spectra. Thermogravimetric analysis of the MWNTs-g-CMS shows a mass percentage of the attached methyl styrene chains as high as 24.31 wt%. Subsequently, polymer-based MWNT-graft-polyvinyl-chloride (MWNTs-g-PVC) composite was prepared via an in-situ graft polymerization between the vinyl chloride and active styryl groups of the MWNTs-g-CMS. The MWNT grafting efficiencies in a series of MWNTs-g-PVC composites are 0.013–0.103%. The sea-island structure of the MWNTs-g-PVC composites and the fine dispersion of MWNTs in the island are verified by electron microscopy. The solar-thermal conversion performance of the MWNTs-g-PVC composites is studied. The composites exhibit excellent light-absorption properties that resemble a black body, and yield a higher solar-thermal conversion efficiency than the carboxylic MWNT (PVC/MWNTs-COOH) composites, which is attributed to the sea-island structure and the good dispersion of MWNTs in the islands.

中文翻译：

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具有高光热转换性能的多壁碳纳米管接枝聚氯乙烯复合材料的制备

摘要 碳纳米管（CNTs）的光吸收特性引起了广泛的研究关注。在这里，我们报告了具有高太阳能热转换性能的海岛结构聚合物基多壁碳纳米管（MWNT）复合材料的制造。MWNT 接枝的 4-氯甲基苯乙烯 (MWNTs-g-CMS) 是通过 MWNT 表面上的羧基与 CMS 的氯甲基在水中的相转移试剂存在下酯化制备的。CMS 和 MWNT 之间的共价键合由傅里叶变换红外光谱证实。MWNTs-g-CMS 的热重分析显示连接的甲基苯乙烯链的质量百分比高达 24.31 wt%。随后，通过氯乙烯和 MWNTs-g-CMS 的活性苯乙烯基团之间的原位接枝聚合制备了基于聚合物的 MWNT-接枝-聚氯乙烯 (MWNTs-g-PVC) 复合材料。在一系列 MWNTs-g-PVC 复合材料中，MWNT 接枝效率为 0.013-0.103%。MWNTs-g-PVC复合材料的海岛结构和MWNTs在海岛中的精细分散通过电子显微镜验证。研究了MWNTs-g-PVC复合材料的太阳能热转换性能。该复合材料具有类似黑体的优异吸光性能，比羧基多壁碳纳米管（PVC/MWNTs-COOH）复合材料具有更高的太阳能热转换效率，这归因于海岛结构和良好的分散性。岛上的 MWNT。在一系列 MWNTs-g-PVC 复合材料中，MWNT 接枝效率为 0.013-0.103%。MWNTs-g-PVC复合材料的海岛结构和MWNTs在海岛中的精细分散通过电子显微镜验证。研究了MWNTs-g-PVC复合材料的太阳能热转换性能。该复合材料具有类似黑体的优异吸光性能，比羧基多壁碳纳米管（PVC/MWNTs-COOH）复合材料具有更高的太阳能热转换效率，这归因于海岛结构和良好的分散性。岛上的 MWNT。在一系列 MWNTs-g-PVC 复合材料中，MWNT 接枝效率为 0.013-0.103%。MWNTs-g-PVC复合材料的海岛结构和MWNTs在海岛中的精细分散通过电子显微镜验证。研究了MWNTs-g-PVC复合材料的太阳能热转换性能。该复合材料具有类似黑体的优异吸光性能，比羧基多壁碳纳米管（PVC/MWNTs-COOH）复合材料具有更高的太阳能热转换效率，这归因于海岛结构和良好的分散性。岛上的 MWNT。研究了MWNTs-g-PVC复合材料的太阳能热转换性能。该复合材料具有类似黑体的优异吸光性能，比羧基多壁碳纳米管（PVC/MWNTs-COOH）复合材料具有更高的太阳能热转换效率，这归因于海岛结构和良好的分散性。岛上的 MWNT。研究了MWNTs-g-PVC复合材料的太阳能热转换性能。该复合材料具有类似黑体的优异吸光性能，比羧基多壁碳纳米管（PVC/MWNTs-COOH）复合材料具有更高的太阳能热转换效率，这归因于海岛结构和良好的分散性。岛上的 MWNT。