[發明專利]一種含芘基自由基引發劑及其合成方法和用途

無效

• 申請號: 201410138941.1
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN103923234A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 崔健;閆業海;陳釗;辛蘭霞;趙帥
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C08F4/04
• 分類號: C08F4/04;C08F120/14;C08F112/08;C08F126/06;C08F299/02;C01B31/04;C07C255/61;C07C253/30
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技術領域

本發明涉及功能化學引發劑領域，更明確地說涉及一種含芘基偶氮類自由基引發劑及其合成方法和用途的創新。

背景技術

石墨烯因其獨特的結構、優異的性能和廣闊的應用前景，自2004年問世以來已引起了世界范圍的研究熱潮，而低成本宏量制備高品質石墨烯是支撐所有研究與應用的基礎。以天然石墨為原料制備石墨烯是目前獲取石墨烯材料的最有效途徑，其主要制備方法有微機械剝離法、氧化石墨還原法和液相剝離法。其中，微機械剝離法能制取高品質石墨烯，但產率低，僅適用于基礎研究。氧化石墨還原法雖能實現石墨烯的低成本宏量制備，但所得石墨烯因存在較多缺陷而導致部分性能（如電學性能）損失，應用范圍受到限制。類似于微機械剝離法，液相剝離法也能制取高品質石墨烯，而成本控制和石墨烯產率等指標則較接近于氧化石墨還原法。這就為諸如多功能聚合物復合材料等需要大量高品質石墨烯的應用領域提供了實施可能。液相剝離法因而日漸成為石墨烯制備方法的研究熱點。

采用液相剝離法，人們已制備出了濃度高達1.5mg.mL^-1的石墨烯分散液，這已與目前最廣為應用的氧化石墨烯的最高分散液濃度1～7mg.mL^-1相當。美中不足的是，該高濃度分散液只能在表面能接近于石墨烯的少量高沸點溶劑（難以在后續應用中完全除去）中通過長時間（>200h）超聲處理才能得到。為拓寬溶劑范圍使其包含低沸點有機溶劑甚或水、縮短超聲處理時間、解決分散液穩定性較差等問題，人們又發展了在分散體系中使用分散助劑的改進液相剝離法（即“分散助劑輔助液相剝離法”），并取得了顯著成效（J.N.Coleman?Accounts?of?Chemical?Research,2013,46,14-22;J.A.Mann,W.R.Dichtel?The?Journal?of?Physical?Chemistry?Letters,2013,4,2649-2657;D.Parviz,S.Das,H.S.Tanvir?Ahmed,F.Irin,S.Bhattacharia,M.J.Green?ACS?Nano,2012,6,8857-8867;E.-Y.Choi,T.H.Han,J.Hong,J.E.Kim,S.H.Lee,H.W.Kim,S.O.Kim?Journal?of?Material?Chemistry,2010,20,1907-1912）。在眾多已應用的分散助劑中，含有芘基團的一類化合物尤為引人注目。

含芘基化合物之所以引起人們的興趣，是因為芘基團能夠與石墨烯表面形成π-π相互作用。該相互作用在強度上與氫鍵甚或化學鍵相當，而能與石墨烯間產生強分子間相互作用是選擇分散助劑的首要條件。這種強分子間相互作用主要緣于兩者間極其相近的化學結構（芘在化學結構上可被視為石墨烯的一部分）。在各種含芘基化合物中，含芘基高分子化合物相對于含芘基小分子化合物能夠提供更多的溶劑化作用點，即所謂的“高分子效應（polymer?effect）”，因此在用量相當的情況下，含芘基高分子化合物具有更強的從石墨剝離出石墨烯的能力，所得的石墨烯分散液也具有更高的濃度和更佳的穩定性。對于含芘基高分子化合物來說，有且只有1個芘基團位于高分子鏈端（即單芘基封端高分子）的分子設計能夠確保吸附于石墨烯表面的高分子鏈數最大化，從而更有利于提升分散助劑對石墨的剝離與分散效能。