聚合物接枝碳納米管及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種聚合物接枝碳納米管及其制備方法。該方法先將單體乙烯基磷酸和碳納米管加入到二甲基乙酰胺中進(jìn)行超聲；氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入偶氮二異丁腈引發(fā)反應(yīng)，繼續(xù)超聲。再將反應(yīng)裝置轉(zhuǎn)移到油浴中，控制溫度直至反應(yīng)結(jié)束，即可得到聚乙烯基磷酸接枝碳納米管。本發(fā)明所涉及的制備方法工藝合理，反應(yīng)操作簡(jiǎn)單，可以明顯提高碳納米管在水中的分散性。該聚合物接枝碳納米管結(jié)構(gòu)表達(dá)式如下。
【專利說(shuō)明】聚合物接枝碳納米管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚合物接枝碳納米管及其制備領(lǐng)域，具體為聚乙烯基膦酸聚合物接枝碳納米管及其制備方法。碳納米管經(jīng)聚合物接枝后可以明顯提高其在水中的分散性。
技術(shù)背景
[0002]碳納米管作為一種應(yīng) 用廣泛的碳納米材料，具有極高的強(qiáng)度和模量。將其引入到材料中將使材料的力學(xué)性能、熱性能以及阻燃性能等得到大幅度的提高。但是由于碳納米管的比表面積大，表面能高，使得它們很容易團(tuán)聚而形成尺寸較大的團(tuán)聚體，達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，這是一種熱力學(xué)上的自發(fā)過(guò)程。無(wú)論碳納米材料應(yīng)用在哪個(gè)領(lǐng)域，形成團(tuán)聚體都是不利的。因此對(duì)碳納米管進(jìn)行合適的表面改性處理提高其分散性已經(jīng)成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種經(jīng)聚合物表面功能化后，在水中的分散穩(wěn)定性高，不易團(tuán)聚的聚合物接枝碳納米管。
[0004]本發(fā)明上述的聚合物接枝碳納米管即聚乙烯基膦酸接枝碳納米管，其結(jié)構(gòu)表達(dá)式
(結(jié)構(gòu)通式)如下:
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種聚合物接枝碳納米管，其特征在于:其結(jié)構(gòu)表達(dá)式如下:

2.一種聚合物接枝碳納米管的制備方法，其特征在于:制備步驟包括: (1)以二甲基乙酰胺為溶劑，向反應(yīng)容器中依次加入單體乙烯基膦酸和碳納米管，將此反應(yīng)容器放入超聲儀中，用大于等于250W的功率在60~80°C下超聲I~2h ; (2)向步驟(1)的反應(yīng)容器中通入氮?dú)?.5~lh，以除去反應(yīng)體系中的空氣； (3)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向步驟(2)的反應(yīng)容器中加入引發(fā)劑偶氮二異丁腈進(jìn)行引發(fā)聚合反應(yīng)，并在60~80°C下繼續(xù)超聲1.5~3h ; (4)超聲結(jié)束后，將步驟(3)中的反應(yīng)容器轉(zhuǎn)移到油浴中，控制油浴溫度為60~80°C，氮?dú)獗Ｗo(hù)下反應(yīng)6~8h ； (5)步驟(4)反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，過(guò)濾掉未反應(yīng)物和固體雜質(zhì)；然后用去離子水和二甲基乙酰各洗滌數(shù)次，以除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑，然后過(guò)濾后在60~80°C下真空干燥得到聚乙烯基膦酸接枝碳納米管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合物接枝碳納米管的制備方法，其特征在于:所述的碳納米管為氨基化比例為0.45wt%，直徑范圍8-15nm，長(zhǎng)度為50 μ m的氨基化碳納米管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合物接枝碳納米管的制備方法，其特征在于:所述的單體乙烯基膦酸的結(jié)構(gòu)式如下:
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合物接枝碳納米管的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述的二甲基乙酰胺、乙烯基膦酸、碳納米管的用量配比為20~60毫升:10~30克:0.3~1.0 克。
6.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚合物接枝碳納米管的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述的二甲基乙酰胺、乙烯基膦酸、碳納米管的用量配比為30~60毫升:15~30克:0.5 ~1.0 克。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合物接枝碳納米管的制備方法，其特征在于:步驟(2)中碳納米管和偶氮二異丁腈的用量配比為0.3~1.0克:0.6~1.2克。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚合物接枝碳納米管的制備方法，其特征在于:步驟(2)中碳納米管和偶氮二異丁腈的用量配比為0.5~1.0克:0.9~1.2克。
【文檔編號(hào)】C08F292/00GK103992448SQ201410161982
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】冉詩(shī)雅, 郭正虹, 趙黎, 方征平 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院