[發明專利]一種西佛堿銅配合物修飾碳納米管及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711491017.1
• 申請日: 2017-12-30
• 公開（公告）號: CN108163838B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 吳莉;左波;常彩珠;張丹
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C01B32/168
• 分類號: C01B32/168;C10M125/02;C10N30/06
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 崔友明;李欣榮

本發明公開了一種西佛堿基金屬配合物修飾碳納米管，該添加劑至少包含一種具有通式(I)結構的西佛堿銅配合物作為修飾化合物，被修飾母體為碳納米管，其制備方法主要包括如下步驟：1)西佛堿銅配合物的合成，2)碳納米管酸化處理，3)酸化碳納米管在西佛堿Cu配合物的酸化THF溶液中的超聲復合處理等。本發明首次提出采用西佛堿銅配合物對碳納米管進行表面修飾，改善碳納米管易聚集成束纏繞、表面相對惰性、在常見有機溶劑中分散度較低等弱點，提高其在潤滑油添加劑及聚合物耐磨材料添加劑領域的適用性；且涉及的原料來源簡單、制備工藝簡單、成本低，適合推廣應用。

技術領域

本發明屬于潤滑油添加劑技術領域，具體涉及一種西佛堿銅配合物修飾碳納米管及其制備方法和應用。

背景技術

碳納米管作為一維的納米材料，其重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多特殊的力學、電學和化學性能。近年來，隨著對碳納米管和納米材料研究的深入，也不斷地展現出其廣闊的應用前景。利用碳納米管的優良性質，可以制出很多性能優異的復合材料。例如碳納米管材料增強的塑料，其力學性能優良、導電性好、耐腐蝕、能屏蔽無線電波。用碳納米管增強的陶瓷復合材料，具有強度高，抗沖擊性能好等優點。碳納米管上存在五元環，增強了反應活性。在高溫和其他物質存在的條件下，碳納米管易在端面處打開，極易被金屬浸潤并與金屬形成金屬基復合材料，形成的材料強度高、耐高溫、熱膨脹系數小、具有較強的抵抗熱變性能。

然而，碳納米管易聚集、易纏繞；同時，與其他納米粒子相比，碳納米管表面相對“惰性”，在常見的有機溶劑中分散度低，使其應用范圍受到了極大限制。解決這一問題的有效途徑是對碳納米管表面進行功能化修飾，即在碳納米管表面進行物理或者化學處理，改變碳納米管表面結構或物理化學性質，提高其活性，從而提高其與其他物質的溶合程度和分散能力。

目前，碳納米管的表面處理方法主要包括兩大類：物理修飾和化學修飾。其中，最常見、有效的方法是化學修飾。主要有：酰氯化修飾碳納米管法、胺類修飾碳納米管法和氟化反應修飾碳納米管法等。碳納米管酰氯化修飾法是以氯化亞砜與帶有羧基的碳納米管發生化學反應，將羧基取代為酰氯基，從而進一步與其他物質反應的方法(王紅娟,彭峰,鄺志敏,等.羧基化碳納米管的酯化與酰氯化修飾研究[J].炭素技術,2004,23,10-12.)。胺類修飾碳納米管法通常以酸化或者酰氯化處理后的碳納米管與胺類反應，生成的物質能溶于有機溶劑和具有各種性能的方法(朱鐘鳴,孫麗娜,郭唐華,等.聚合物/碳納米管納米復合材料研究進展[J].材料科學與工程學報,2013,31.)。氟化反應能夠顯著提高碳納米管導電導熱性能、吸附性能和表面極性。Khabasheskua等利用化學氣相沉積法在不破壞結構的條件下成功地對碳納米管表面進行了氟化處理，并通過親核取代反應在氟化碳納米管表面進一步成功地開發了能夠適應不同聚合物基體的表面含有氨基、羥基以及羧基的功能化碳納米管(Khabashesku V N,Margrave J L,Barrera E V.Functionalized carbon nanotubesand nanodiamonds for engineering and biomedical applications[J].Diamond&Related Materials,2005,14,859-866.)。

目前，現有的修飾方法反應條件苛刻、操作復雜，且可用于修飾的化學官能團種類較少。

發明內容

本發明的主要目的是針對上述現有技術的不足，提供一種西佛堿銅配合物修飾碳納米管，采用西佛堿銅配合物修飾碳納米管，改善碳納米管表面相對惰性、在常見有機溶劑中分散度較低等弱點，發展其在減摩、抗磨潤滑油添加劑領域的適用性。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種西佛堿銅配合物修飾碳納米管，其特征在于，它以西佛堿銅配合物為修飾化合物，被修飾基體為碳納米管；所述西佛堿銅配合物的結構通式見式I：