[發明專利]一種兩親性嵌段共聚物修飾的碳納米管的制備方法

無效

• 申請號: 200710044728.4
• 申請日: 2007-08-09
• 公開（公告）號: CN101139089A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 王國建;王可偉;邱軍
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82B3/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 張磊

1.一種兩親性嵌段共聚物修飾的碳納米管的制備方法，其特征在于具體步驟如下：

(1)將羥基化碳納米管、帶雙鍵的酰氯、酸酐、羧酸或酰胺中任一種、溶劑加入到燒瓶中，在催化劑作用下，在0-60℃溫度下超聲振蕩0.5-4小時；接著將所得反應物在0-120℃溫度下攪拌冷凝回流反應1-24小時；然后用乙醇將反應液稀釋2-5倍，過濾、洗滌、真空干燥；羥基化碳納米管與帶雙鍵的酰氯、酸酐、羧酸或酰胺中任一種的質量比為1∶1～1∶100；

(2)將單羥基封端的水溶性聚醚、α-鹵代酰鹵溶于裝有氯仿的三頸瓶中，在氮氣氣氛下，在0～200℃溫度下反應1～24小時，所得產物用無水乙醚沉淀，用乙醇溶解，過濾，真空干燥，得到帶有原子轉移自由基聚合引發基團α-鹵代酰基的水溶性聚合物大分子引發劑；其中，單羥基封端的水溶性聚醚與α-鹵代酰鹵的摩爾比為1∶1～1∶50；

(3)將原子轉移自由基反應的催化劑與配位劑置于反應瓶中，密封后抽真空，在氮氣氣氛下，注入親油性單體，常溫下攪拌0～5小時；然后升溫至0～180℃，注入步驟(2)所得的水溶性聚合物大分子引發劑，反應4～48小時后，洗滌，過濾，真空干燥，即得到一端有鹵素封端的兩親性的嵌段聚合物；原子轉移自由基反應的催化劑與配位劑的摩爾比為1∶1～1∶3，水溶性聚合物大分子引發劑加入量與催化劑的摩爾比為0.8∶1-1∶0.8，親油性單體與催化劑的摩爾比為50∶1～100∶1；

(4)將步驟(1)所得的表面帶雙鍵的碳納米管、步驟(3)所得的一端為鹵素原子的兩親性嵌段共聚物溶于高沸點溶劑中，加入原子轉移自由基反應的催化劑與配位劑，密封后抽真空，在氮氣氣氛下，在0～120℃溫度下攪拌0～48h，冷卻至室溫，混合物用上述高沸點溶劑稀釋2～10倍，超聲波振蕩1～6h，經0.2～0.8μm孔徑的聚偏氟乙烯膜過濾，洗滌，直至濾液滴加到甲醇中不會產生白色絮狀沉淀為止，真空干燥，即得聚合物修飾的碳納米管；表面帶雙鍵的碳納米管與一端為鹵素原子的兩性嵌段共聚物質量比為1∶1～1∶200，原子轉移自由基反應的催化劑與配位劑的摩爾比為1∶1～1∶3，高沸點溶劑以使共聚物溶解即可，一端為鹵素原子的兩性嵌段共聚物加入量與催化劑的摩爾比為0.8∶1～1∶0.8。

2.根據權利要求1所述的兩親性嵌段共聚物修飾的碳納米管的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述羥基化碳納米管為表面帶有羥基的單壁或多壁碳納米管。

3.根據權利要求1所述的兩親性嵌段共聚物修飾的碳納米管的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述帶雙鍵的酰氯為丙烯酰氯、α-甲基丙烯酰氯、β-甲基丙烯酰氯、3，3-二甲基丙烯酰氯、丁烯酰氯、異丁烯酰氯戊烯酰氯、異戊烯酰氯、十一烯酰氯、十二烯酰氯、β-苯基丙烯酰氯或3-(2-噻吩基)丙烯酰氯中任一種；所述帶雙鍵的羧酸為丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、丁烯酸、苯乙烯羧酸、順丁烯二酸或反丁烯二順中任一種；所述帶雙鍵的酸酐為丙烯酸酐、甲基丙烯酸酐、乙基丙烯酸酐、丁烯酸酐、苯乙烯羧酸酐、順丁烯二酸酐或反丁烯二順酐中任一種；所述帶雙鍵的酰胺為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺或雙丙酮丙烯酰胺中任一種。

4.根據權利要求1所述的兩親性嵌段共聚物修飾的碳納米管的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述催化劑為濃硫酸、對甲苯磺酸或高氯酸中任一種，催化劑的加入量與羥基化碳納米管的質量比為10∶1～1∶100。

5.根據權利要求1所述的兩親性嵌段共聚物修飾的碳納米管的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述阻聚劑為對苯二酚、對苯醌、甲基氫醌、對羥基苯甲醚、2-叔丁基對苯二酚、2，5-二叔丁基對苯二酚或叔丁基鄰苯二酚中任一種，阻聚劑的加入量為帶雙鍵的酰氯、酸酐、羧酸或酰胺中任一種摩爾量的1％～5％。

6.根據權利要求1所述的兩親性嵌段共聚物修飾的碳納米管的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述溶劑為為環己酮、丙酮、三氯甲烷、1，2-二氯苯、氯苯、對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、環己醇、二甲亞砜、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或喹啉中任一種，溶劑的加入量以使反應物溶解或分散均勻即可。