[發明專利]一種高強度聚合物納米帶及其制備方法

有效

• 申請號: 201310669643.0
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103709378A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 曾紹忠;王秀田;趙志剛;陳效華
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: C08G61/02
• 分類號: C08G61/02;C08G12/08;C08G16/00;C08G16/02
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 張金熹

技術領域

本發明涉及納米帶制備技術領域，更具體的涉及一種高強度聚合物納米帶及其制備方法。

背景技術

目前，復合材料中用來做加強材料的形貌通常是纖維、納米線、納米管、納米帶和納米片等形貌，其中纖維是采用紡絲方法制備的，而其他四種形貌的加強材料制備方法多樣，但總體而言都很復雜。除了少數低熔點的聚合物能采用干法紡絲，大多數聚合物都只能采用濕紡紡絲，需要用到大量溶劑，一方面增加了原料成本，另一方面增加了工藝成本。納米線和納米管的合成一般采用高溫化學氣相沉積法，工藝復雜、產量較低。

現有技術中納米帶的制造方法多種多樣，如Liu等人公開報道了一種聚苯乙炔納米帶陣列的制備方法：在聚四氟乙烯反應釜中加入納米銅催化劑和苯乙炔，密封后升溫到180℃，苯乙炔氣化后在納米銅催化劑表面聚合形成聚苯乙炔納米帶陣列，但是該方法制備納米帶的工藝過程較為復雜，且制備的納米帶強度較低。另有發明專利CN200410011173.X公開了一種聚鄰苯胺納米帶的制備方法：采用鄰苯二胺為原料，以硝酸銀、氯金酸或者三氯化鐵為氧化劑，將鄰苯二胺與氧化劑按照一定摩爾比混勻后靜置，即得到聚鄰苯胺納米帶，該方法制備的聚鄰苯胺納米帶雖然導電性好，但是由于其分子量較低，難以成為高強度的加強材料。?

發明內容

本發明基于上述現有技術問題，創造性地提出一種高強度聚合物納米帶及其制備方法，采用兩種單體縮聚形成全碳梯形聚合物，這種聚合物在其形成的過程中自發生成納米帶，無需模板劑和后續處理，為高強度納米帶的合成提供了一種新的技術思路和解決方法。

本發明解決上述技術問題所采取的技術方案如下：

一種聚合物納米帶，通過在聚合物的縮聚形成過程中自發生成納米帶，所述聚合物的結構通式為：

其中R=NH₂、OH、烷氧基或烷基，烷氧基選自甲氧基或乙氧基，烷基選自甲基或乙基。

進一步的根據本發明所述的聚合物納米帶，其中所述聚合物的分子鏈彈性模量處于350-600?GPa。

一種聚合物納米帶的制備方法，包括以下步驟：

（1）將第一反應單體和第二反應單體溶解在溶劑中并加入催化劑，其中第一反應單體的結構通式如下：

其中R=NH₂、OH、烷氧基或烷基，烷氧基選自甲氧基或乙氧基，烷基選自甲基或乙基，第二反應單體選自二氯甲烷、丙酮或甲醛；

（2）攪拌反應預定時間后轉入反應釜，在高溫條件下聚合預定時間；

（3）自然冷卻后過濾、洗滌、干燥，形成所述聚合物納米帶。

進一步的根據本發明所述聚合物納米帶的制備方法，其中步驟（1）的具體過程為將第一反應單體溶解在溶劑中，然后加入催化劑，攪拌均勻后加入第二反應單體。

進一步的根據本發明所述聚合物納米帶的制備方法，其中步驟（1）中的所述催化劑選自三氟化硼、三氯化鋁或常見酸中的一種，步驟（1）中的所述溶劑選自硝基苯、水或乙醇。

進一步的根據本發明所述聚合物納米帶的制備方法，其中所述催化劑選自三氟化硼或三氯化鋁，所述溶劑選自硝基苯。

進一步的根據本發明所述聚合物納米帶的制備方法，其中所述催化劑選自鹽酸、硫酸或醋酸，所述溶劑選自水或乙醇。

進一步的根據本發明所述聚合物納米帶的制備方法，其中所述第一反應單體與第二反應單體間物質的量的關系為1:2-1:2.5，所述催化劑在溶劑中的濃度為0.8-3mol/L，且催化劑在溶劑中的濃度為第一反應單體在溶劑中濃度的10倍左右。

進一步的根據本發明所述聚合物納米帶的制備方法，其中步驟（2）中，攪拌反應預定時間為2小時左右，所述反應釜為聚四氟乙烯反應釜，聚合反應溫度在50-250℃，聚合反應時間為12小時左右。

進一步的根據本發明所述聚合物納米帶的制備方法，其中所制備的聚合物納米帶的分子鏈彈性模量大于350?GPa。

通過本發明的技術方案至少能夠達到以下技術效果：

1）、本發明所制備的聚合物納米帶強度高，具有優異的力學性能，能夠很好地在復合材料中用作加強材料。

2）、本發明所提供的聚合物納米帶的制備工藝簡單，容易實現，便于工業化生產，為高強度納米帶的合成提供了一種新的技術思路和解決方法，具有較廣的市場前景。

附圖說明

附圖1為本發明實施方式之一所制備的聚合物納米帶的掃描電鏡照片。

具體實施方式