中文摘要：

本研究提出一种全新的、与已有的碳纳米管的制备机理完全不同的制备工艺通过乳液聚合方法制备具有核/壳结构的聚合物微粒，壳、核为两种具有不同高温热解行为的聚合物壳为碳先驱体聚合物，核为可完全热分解的聚合物。通过聚合物纺丝技术将核/壳聚合物微粒体系纤维化，使其成为碳纳米管前驱体。该前驱体经热处理得到尺寸可控的、高纯度的多壁碳纳米管。研究结果将为碳纳米管制备及碳纳米管工业化生产开辟一条新的技术路线。

结论摘要：

本项目完成了采用无皂乳液聚合的方法制备适合于制备碳纳米管前驱体的核壳结构聚合物微粒的研究目标。深入研究了核/壳微粒制备工艺条件和聚合反应动力学等，简化、完善适合于制备碳纳米管前驱体的核壳结构聚合物微粒的制备方法。应用聚合物纺丝成型技术，对合成的PMMA/PAN核壳结构聚合物粒子进行加工，得到了形成碳纳米管的潜在结构。对通过纺丝加工得到的含碳纳米管前驱体PMMA/PAN核壳聚合物管进行液相炭化和高温石墨化处理，以使PMMA/PAN核壳聚合物管内PMMA完全热分解，并使得PAN炭化为碳结构。在研究过程中，发现含碳纳米管前驱体的纤维炭化速度对最终获得完整的多壁CNT至关重要，炭化速度稍快，即会由于PMMA分解产生的气化物，快速逸出而导致PAN管壁破裂。在项目研究过程中发展了将适合于制备碳纳米管前驱体的核壳结构聚合物微粒进行预氧化－炭化－石墨化，可制备粒径均一、可控，分散性好，且具有石墨结构的中空碳纳米球的方法。