[發明專利]一種巰基化碳納米管改性聚苯乙烯的制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011471201.1
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112500540A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 張紅梅
• 申請（專利權）人: 桐鄉市華璟科技有限公司
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F212/08;C01B32/168
• 代理公司: 嘉興倍創專利代理事務所(普通合伙) 33395
• 代理人: 周闖

本發明涉及聚苯乙烯技術領域，且公開了一種巰基化碳納米管改性聚苯乙烯，巰基化碳納米管含有豐富的巰基基團，實現對碳納米管的功能化表面改性，在苯乙烯乳液聚合過程中，巰基化碳納米管的巰基與苯乙烯的烯基發生巰基?烯基點擊化反應，從而將碳納米管通過共價鍵與聚苯乙烯有機結合，通過化學共價鍵的修飾作用，明顯改善了碳納米管與聚苯乙烯的界面結合力和親和性，避免了碳納米管在聚苯乙烯基體中分散不均勻和發生團聚的現象，導電性和力學性能優異的碳納米管高度分散，作為化學交聯位點，顯著提高了聚苯乙烯的介電性能和機械強度，拓寬了聚苯乙烯的應用范圍和實際使用性能。

技術領域

本發明涉及聚苯乙烯技術領域，具體為一種巰基化碳納米管改性聚苯乙烯的制備方法和應用。

背景技術

介電材料具有良好的介電常數和更小的介電損耗性能，隨著電子產品向小型化、輕量化和功能化的不斷發展，需要開發綜合性能優良的高分子聚合物基介電材料，目前可以加入微量的導電粒子，如石墨烯、碳納米管、納米銀等，在聚合物基體中構建滲流體系，可以明顯提高材料的介電常數和介電性能。

聚苯乙烯具有耐熱性、耐化學性、易加工性能，并且成本低廉，可以制成包裝材料、塑料、器皿等，是一種應用廣泛的熱塑性塑料，但是聚苯乙烯是典型的非極性聚合物，與極性納米填料，如納米二氧化硅、石墨烯、碳納米管等之間的界面結合力較弱，親和性較差，導致納米填料在聚苯乙烯中容易發生團聚，影響聚苯乙烯材料的機械強度、介電性能、阻燃性等綜合性能。

碳納米管是由石墨烯片卷曲成的一維管狀結構，具有特殊的機械性能、力學性能、熱力學性能和電性能等，是一種優異的納米功能性填料，可以提高環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚苯乙烯等有機高分子材料的綜合性能，但是碳納米管的比表面積很大，納米粒子之間的范德華力較大，容易發生團聚，影響聚苯乙烯等高分子材料的性能，因此改善對碳納米管進行表面改性，改善與聚苯乙烯的界面結合力和親和性，避免發生團聚成為研究熱點。

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種巰基化碳納米管改性聚苯乙烯的制備方法和應用，改善了碳納米管和聚苯乙烯的界面結合力和親和性，避免發生團聚。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種巰基化碳納米管改性聚苯乙烯，所述巰基化碳納米管改性聚苯乙烯的制備方法包括以下步驟：

(1)向錐形瓶中加入濃硫酸和濃硝酸混合溶液，再加入碳納米管，超聲分散均勻后，置于回流反應裝置中，加熱至85-95℃，勻速攪拌反應2-8h，加入蒸餾水稀釋、離心分離、洗滌并干燥，得到羧基碳納米管。

(2)向錐形瓶中加入氯化亞砜和羧基碳納米管，加熱至60-80℃，勻速攪拌回流反應12-24h，減壓蒸餾、乙醇洗滌并干燥，得到酰氯化碳納米管。

(3)向錐形瓶中加入二氯甲烷溶劑和酰氯巰基化碳納米管，超聲分散均勻后加入三乙胺和2-巰基乙醇，加熱至40-60℃，回流反應24-36h，離心分離除去溶劑，使用乙醇洗滌并干燥，得到巰基化碳納米管。

(4)向錐形瓶中加入蒸餾水溶劑、巰基化碳納米管、苯乙烯、分散劑聚乙烯醇和引發劑偶氮二異丁腈，加熱至70-80℃，勻速攪拌反應6-12h，離心分離、蒸餾水洗滌并干燥，得到巰基化碳納米管改性聚苯乙烯，應用于高介電材料中。

優選的，所述步驟(1)中的回流反應裝置包括磁力加熱攪拌器，磁力加熱攪拌器內部設置有磁力攪拌器，磁力攪拌器內部活動連接有軸承，軸承活動連接有旋轉軸，旋轉軸固定連接有旋轉片，旋轉片上方固定連接有磁鐵，磁力攪拌器內部兩側設置有加熱片，磁力攪拌器上方是一種錐形瓶，錐形瓶活動連接有冷凝管，冷凝管固定連接有上出水口和下進水口。

優選的，所述步驟(2)中的氯化亞砜和氯化亞砜和羧基碳納米管的質量比為50-100:1。