[發明專利]一種碳納米管分散劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201711391772.2
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108102041B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 景希瑋;徐健;王紹華;馮中軍
• 申請（專利權）人: 瑞固新能（上海）材料科技有限公司
• 主分類號: C08F283/06
• 分類號: C08F283/06;C08F283/01;C08F283/04;C08F226/10;C01B32/174
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅

本發明公開了一種碳納米管分散劑及其制備方法，該分散劑由N?乙烯基吡咯烷酮、不飽和大單體A聚合制備獲得。本發明公開的碳納米管分散劑具有分散效果好、穩定性佳、制備工藝簡單、結構可控的優點，可應用于碳納米管的分散領域，還可用作其他領域的分散劑、懸浮劑、穩定劑。

技術領域

本發明涉及碳納米管領域，特別是一種用于分散碳納米管的分散劑；本發明還涉及前述碳納米管分散劑的制備方法。

背景技術

碳納米管(CNTs)自從1991年發現以來，以其優異的化學特性、力學性能、熱性能、光性能、電性能等一直受到科學工作者的廣泛關注。但是碳納米管為管狀納米材料，具有極大的長徑比和比表面積，同時CNTs之間具有較強的范德華力，使其極易發生纏繞團聚等現象，因此在基體中難以分散，進而嚴重制約了產品的性能。因此，要發揮出CNTs的優異性能，如何均勻穩定地分散CNTs是亟需解決的關鍵性問題。

利用強氧化性酸可改變CNTs表面結構，在其表面接入其他官能團，可通過對表面的化學改性，增強CNTs與分散介質的相容性，進而有利于得到均勻穩定的分散液。但是該方法破壞了CNTs的表面結構，導致管壁之間不能有序排列，使其導電性、電磁性、力學性能等均出現顯著降低。國內外大量文獻和專利報道可采用非共價處理的方法對CNTs進行分散，即利用特殊結構的分散劑與CNTs相作用，實現定向排列和穩定分布，增強CNTs在分散介質中的分散性。如中國科學院上海硅酸鹽研究所CN 101773801 A提出以生物分子分散碳納米管，其在不破壞碳納米管結構的情況下可實現對CNTs的分散，然而該類生物基分散劑生產工藝復雜，且不易得到，成本昂貴。江南大學CN 106587013 A設計出一種開關型分散劑，其可在水溶液中分散CNTs，但是該分散劑在使用過程中需通入氮氣、空氣或加熱分解，使用方法復雜，并且只可在水溶液中分散，應用條件較局限。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種結構可控、成本經濟且能穩定分散CNTs的分散劑。

本發明的另一個目的在于提供上述分散劑的制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

一種碳納米管分散劑，是由N-乙烯基吡咯烷酮、不飽和大單體A聚合制備獲得，其中不飽和大單體A結構通式如式Ⅰ所示：

其中，R₁為H或者C₁-C₄的烷基；W為-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-OCH₂CH₂CH₂CH₂-或者基團；X為O或NH，n為1-100的整數；Z為H、烷氧基或R₂為C₁-C₂₀的烷基；

Y為聚醚、聚酯或聚酰胺，結構通式分別如式Ⅱ、III、Ⅳ所示：

其中，k和m為0-100的整數，且k和m不同時為0；R₃、R₄、R₅、R₆、R₇和R₈為C₁-C₁₈的亞烷基、C₁-C₂₄的芳基或芳基亞烷基；p、q、s和t為1-100的整數；

不飽和大單體A為式Ⅰ結構通式中各結構的一種或幾種組合；

單體A與不飽和大單體A的摩爾比為1:1～30:1。