[發明專利]一種制備C60纖維及其聚合物復合材料的方法

有效

• 申請號: 201210113674.3
• 申請日: 2012-04-12
• 公開（公告）號: CN102942771A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 陳利
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L25/06;C08L69/00;C08L33/12;C08L65/00;C08K7/06;C08K3/04
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技術領域

本發明涉及富勒烯類一維碳納米材料領域，特別是C60纖維(C60F)及其聚合物復合材料的制備方法。

背景技術

本發明所用的富勒烯C60是一種碳元素的新的同分異構體，其獨特的球形結構使之有一些獨特的性能，比如C60具有量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子隧道效應，很容易直接與富電子基團發生電荷轉移反應，有非線性光學效應，摻雜堿金屬后有超導性，毒性低且能抑制細菌增殖并使HIV病毒失活，還可進行鹵化、氯化、加成等多種化學反應，在高溫、高壓下或紫外光、γ-射線輻照下可以聚合。獨特的性能使C60在光電、超導體、非線性光學材料、醫藥治療、顯示器、傳感器、光伏材料和微反應器等諸多領域有很大的應用前景。

C60的獨特結構和性能引起了科學家對其進行一維超分子結構設計的極大興趣。利用液-液界面沉淀、緩慢揮發溶劑等方法使C60組裝為晶須、納米棒、納米管、微米管和納米線等一維高級結構正在成為C60研究領域的一個熱點課題。研究表明C60納米晶須和C60納米管等可被用作場效應晶體管、合成模板、光學器件、微機電系統部件、光懸臂梁和催化劑載體等。

將C60與聚合物復合可以賦予聚合物材料新的性能，這對于開發新型有機功能材料具有重要理論和實際意義。研究表明，C60獨特的三維共軛結構和小的重組能使之成為一種很好的電子受體，且受到光的激發后C60接受電子的能力更強。C60作為電子受體參與電子轉移反應時，能快速實現電荷分離并有效抑制電荷復合，因此C60作為電子受體與聚噻吩、聚3-烷基噻吩(P3AT)、聚對苯撐乙炔(PPV)及其衍生物聚2-甲氧基-5-(2-己基己氧基)-1，4-對苯撐乙炔(MEH-PPV)等半導體聚合物復合可以提高光伏器件的電荷分離和能量轉換效率，C60也會影響聚合物的熱穩定性、玻璃化轉變溫度和結晶性能等其他性能。

目前，直接將C60的一維組裝體與聚合物復合的研究報道很少。原因之一是文獻中所得到的C60一維組裝體中C60是通過范德華力等非共價鍵作用結合在一起的，如果再將之通過溶液法或熔融法與聚合物共混則很容易破壞其一維結構。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備C60纖維及其與聚合物復合的方法。

本發明的目的是通過如下原理實現的：將適量聚合物(如左旋聚乳酸(PLLA)、右旋聚乳酸(PDLA)、消旋聚乳酸(PDLLA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚3-丁基噻吩(P3BT)、聚3-己基噻吩(P3HT)、聚3-辛基噻吩(P3OT))、聚對苯撐乙炔(PPV)及聚2-甲氧基-5-(2-己基己氧基)-1，4-對苯撐乙炔(MEH-PPV)等)和C60分別溶于適量溶劑(如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、苯、氯苯、二氯苯、甲苯、二甲苯、二氯甲苯等)中制成一定濃度的溶液，在超聲波的作用下將兩種溶液按照適當的比例混合均勻，在固定的濕度條件下控制溫度和溶劑揮發速度等實驗參數使C60在聚合物成膜過程中組裝為C60纖維(C60F)，將復合物真空干燥可得到C60F/聚合物的復合材料。

本發明所用方法的特征在于C60F的制備是在聚合物成膜過程中實現的，并且在C60F形成的同時也實現了其與聚合物的原位復合，不會破壞C60F的一維結構，更有利于實現C60F對聚合物的改性。

本發明中，聚合物的分子量、結構、結晶性能及其在溶液中的濃度，以及C60在溶液中的濃度都會影響聚合物成膜過程中C60F的形成、生長和形貌結構。

具體實施方式

本發明用下列實施例來說明本發明的特征，但本發明的保護范圍并非限于下列實施例。

實施例1

將0.01克左旋聚乳酸(PLLA)和0.001克C60分別溶于20ml氯仿中制成溶液，在100W功率的超聲波震蕩作用下將兩種溶液按照1∶1的體積比混合均勻，在相對濕度為60％RH、溫度為23℃的條件下，控制溶劑揮發速度等實驗參數使C60在PLLA成膜過程中組裝為毫米級長度的C60F，將復合物真空干燥可得到C60F/PLLA的復合材料。

實施例2

將0.1克左旋聚乳酸(PLLA)和0.03克C60分別溶于20ml氯仿中制成溶液，在100W功率的超聲波震蕩作用下將兩種溶液按照1∶1的體積比混合均勻，在相對濕度為60％RH、溫度為23℃的條件下，控制溶劑揮發速度等實驗參數使C60在PLLA成膜過程中組裝為毫米級長度的C60F，將復合物真空干燥可得到C60F/PLLA的復合材料。

實施例3