[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

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種兩親性嵌段共聚物修飾的碳納米管的制備方法。

背景技術

碳納米管具有優異的物理、化學和機械性能，它在許多方面存在著巨大的潛在應用價值。制備碳納米管/聚合物復合材料，可以改善聚合物力學性能，制備光電功能材料，潤滑添加劑等。目前聚合物/碳納米管復合材料已成為碳納米管主要的研究和應用方向。但是，微米級長度的碳納米管不溶于水和有機溶劑，通常是與聚合物溶液混合成為懸乳狀態，在最終得到的復合材料中出現不理想的聚集態，互相纏繞的碳納米管線團并不能充分發揮其自身的優勢。

因此，國內外的研究者正試圖對碳納米管的表面進行化學修飾，包括管壁的共價鍵功能化以及非共價鍵包覆外來物質，以改善碳納米管在有機溶劑的分散性及聚合物基中的相容性。其中，碳納米管的共價鍵功能化是近幾年發展起來的化學與材料學的交叉學科，由于化學鍵的穩定性，多樣性以及潛在的研究空間，越來越吸引著人們研究的興趣。

目前見于報道的化學修飾方法主要為通過羧酸化處理在碳納米管表面引入羧酸基團，然后進行酰氯化、醇化或氨基化，進而在碳納米管表面引入聚合物分子^[1-3]。這種方法的不足之處在于酸化處理的強氧化過程會破壞碳納米管自身結構并切斷碳納米管，影響碳納米管自身的性能；此外，也有報道通過在碳納米管表面直接氟化^[4]、卡賓加成^[5]、陰離子聚合^[6]、自由基聚合^[7]、電化學還原^[8]、電子轉移法^[9]等而實現碳納米管表面化學修飾的。

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發明內容

本發明的目的在于提供一種兩親性嵌段共聚物修飾的碳納米管的制備方法。

本發明提出的兩親性嵌段共聚物修飾的碳納米管的制備方法，具體制備方法如下：

1、利用羥基化碳納米管和帶雙鍵的酰氯、酸酐、羧酸或者酰胺反應，將雙鍵引入到碳納米管表面；

2、利用端基為羥基的水溶性聚合物，合成端基帶有原子轉移自由基聚合(ATRP)引發基團的水溶性聚合物大分子引發劑，并進而引發親油性單體進行ATRP反應，得到的兩親性嵌段共聚物的一端為鹵素原子；

3、將端基為鹵素原子的兩親性嵌段共聚物和表面帶雙鍵的碳納米管進行反應，通過對雙鍵的加成，從而將聚合物接枝到碳納米管的表面。

本發明提出的兩親性嵌段共聚物修飾的碳納米管的制備方法。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、阻聚劑以及溶劑加入到燒瓶中，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；