[發明專利]pH刺激響應型星形石墨烯分散劑的合成方法

有效

• 申請號: 201810301637.2
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN109021185B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 陳俊;李烈剛;姜帥昕
• 申請（專利權）人: 常州碳孚新材料技術有限公司
• 主分類號: C08F291/12
• 分類號: C08F291/12;C08F212/36;C08F112/08;C08F120/34;C01B32/194
• 代理公司: 杭州裕陽聯合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 姚宇吉

本發明公開了一種pH刺激響應型星形石墨烯分散劑的合成方法，包括以下步驟：a、采用ARGET?ATRP法以α?溴代異丁酸乙酯為引發劑引發苯乙烯聚合得到第一大分子引發劑，標記為PS?Br；b、采用α?溴代異丁酸乙酯為引發劑引發甲基丙烯酸二甲氨基乙酯聚合得到第二大分子引發劑，標記為PDMAEMA?Br；c、采用先臂后核、ARGET?ATRP法合成，以步驟a和步驟b中大分子引發劑PS?Br和PDMAEMA?Br為臂，以二乙烯基苯(DVB)為核，合成星形聚合物，即為石墨烯分散劑。通過本發明的合成方法能夠得到一種分散性能好、存儲穩定的石墨烯分散劑。

技術領域

本發明涉及一種石墨烯分散劑的合成方法，特別是涉及一種pH刺激響應型星形石墨烯分散劑的合成方法。

背景技術

石墨烯是一種由sp2雜化碳原子組成的二維晶體材料，被認為是世界上最薄的材料。由于具有比表面積高、突出的拉伸強度、導熱、導電性能，在很多科技領域引起了廣泛的關注，但是這些應用極大的受到了它的溶解性的限制。為了解決這一問題，可溶性的分散劑逐漸被研發來改性石墨烯表面，使得石墨烯的溶解性提高。目前，主要改善石墨烯表面是通過共價鍵和非共價鍵的方法，非共價鍵的方法優先被選擇，因為它避免破壞石墨烯的特有的性能。另外，石墨烯還存在一些潛在的應用，傳感器、藥物輸送等。因此，不同種類的響應性的分散劑被開發出來，包括pH、溫度、光、氧化還原響應的分散劑。一旦石墨烯的表面被分散劑改性，這些響應就能控制石墨烯的團聚和分散。但這些分散劑或因自身性能或因制備不易控制或因成本高等因素尚有不足，需要本領域技術人員研發出一種分散性能好、存儲穩定的石墨烯分散劑。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種pH刺激響應型星形石墨烯分散劑的合成方法，以提高石墨烯在水中的溶解性。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是一種pH刺激響應型星形石墨烯分散劑的合成方法，包括以下步驟：

a、采用電子轉移再生催化劑原子轉移自由基聚合(ARGET-ATRP)法，采用α-溴代異丁酸乙酯為引發劑引發苯乙烯聚合得到第一大分子引發劑，標記為PS-Br；

b、采用電子轉移再生催化劑原子轉移自由基聚合(ARGET-ATRP)法，采用α-溴代異丁酸乙酯為引發劑引發甲基丙烯酸二甲氨基乙酯聚合得到第二大分子引發劑，標記為PDMAEMA-Br；

c、采用先臂后核、ARGET-ATRP法合成，以步驟a和步驟b中大分子引發劑PS-Br和PDMAEMA-Br為臂，以二乙烯基苯(DVB)為核，合成星形聚合物，即為石墨烯分散劑。

于本發明一實施例中，第一大分子引發劑的合成為：將苯乙烯、引發劑α-溴代異丁酸乙酯(EBIB)、催化劑、配體、還原劑、溶劑依次加入裝有溫度計的三口燒瓶中，鼓泡除氧氣，在氬氣或者氮氣的保護下，溫度90-120℃反應5-24h，然后對反應產物進行后處理即得到第一大分子引發劑PS-Br，數均分子量范圍8000-12000。

于本發明一實施例中，所述第一大分子引發劑的后處理為：將反應完畢得到的產物用溶劑稀釋，過中性氧化鋁柱子，減壓蒸餾除去大部分溶劑得到產物，然后真空烘箱干燥，得到淡黃色的固體。

于本發明一實施例中，其中所述催化劑為過渡金屬鹵化物CuCl₂、CuBr₂；所述配體為五甲基二乙烯三胺或三-(N,N-二甲基氨基乙基)胺；所述還原劑為辛酸亞錫或抗壞血酸；所述溶劑為甲苯、苯甲醚、N,N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯或四氫呋喃中的任一種。

于本發明一實施例中，所述催化劑:單體＝(0.01:100)～(0.05:100)，所述催化劑:配體＝(1:10)～(1:20)，所述催化劑:還原劑＝(1:10)～(1:20)，以上均為摩爾比；同時，所述溶劑占反應體系總質量的20％～100％。