CN104004162B - 车顶棚复合电子面料和富勒烯聚合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种车顶棚复合电子面料，由下到上依次包括：布料层、负离子发生层和海绵层。本发明将负离子发生器整合于车顶棚面料中，并在放电针包埋在新型富勒烯聚合物中。由于该富勒烯聚合物的电阻极低，且当电荷通过该材料时会产生强大的共振效应，极利于电离子的游离析出，所以只需微弱的电流便可以激发产生大剂量、高纯度、高活性、小粒径的负离子；而聚合物良好的成型性能，可以有效地用富勒烯功能团包裹放电针，提高负离子的释放效率。因此，本发明提供的车顶棚复合电子面料大大增加了空气负离子的发生效率，并且不产生超氧化物、氮化物、辐射等负面产物，同时又不影响车内环境的整体美观。本发明还提供一种富勒烯聚合物及其制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零配件技术领域，尤其涉及一种车顶棚复合电子面料和富勒烯聚合物及其制备方法。
背景技术
随着生活水平的提高，汽车逐渐由一种奢侈的代步工具变为一种常见的家庭装备。车内环境是一种比较封闭的环境，封闭环境的空气质量一般较差，容易给人造成头痛、头晕等不适的症状。而负氧离子能有效激活空气中的氧分子，使其更加活跃而更易被人体所吸收，并且带负电荷的负离子会与空气中带正电荷的烟雾粉尘中和，使其自然沉积，从而有效地改善封闭环境的空气质量。
车载负离子发生器是一种生成空气负离子的装置，该装置将输入的直流或交流电经EMI处理电路及雷击保护电路处理后，通过脉冲式电路，过压限流；高低压隔离等线路升为交流高压，然后通过特殊等级电子材料整流滤波后得到纯净的直流负高压，将直流负高压连接到金属或碳元素制作的释放尖端，利用尖端直流高压产生高电晕，高速地放出大量的电子，而电子无法长久存在于空气中，立刻会被空气中的氧分子捕捉，从而生成空气负离子。
现有的车载负离子发生器全为外置式的，有效面积小，且影响车内环境的整体美观。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种车顶棚复合电子面料，大大增大负离子发生器的有效面积，可产生大剂量、高纯度的负离子，改善车内空气质量的同时不会影响车内环境的整体美观；本发明要解决的技术问题还在于提供一种富勒烯聚合物及其制备方法，其在微弱的电流下产生大剂量、高纯度的负离子。
有鉴于此，本发明提供了一种式1)所示的富勒烯聚合物，
其中，m、n为聚合度。
相应的，本发明还提供一种富勒烯聚合物的制备方法，包括以下步骤：
将摩尔比为5～10∶1的N-(5-茚基)-5-降冰片烯-2-甲酰胺与C60溶解在1，2，4-三氯苯中，加热回流12～13h后倒入甲醇中沉淀，抽滤并以甲醇冲洗沉淀得到反应粗产物，将所述反应粗产物溶解于甲苯中，并以硅胶进行吸附，再以体积比为1∶9的甲苯和正己烷为淋洗剂分离提纯，得到富勒烯大分子单体，所述1，2，4-三氯苯与C60的体积质量比为40～50mL/1g，所述加热回流的温度大于214℃；
将所述富勒烯大分子单体与降冰片烯溶解于甲苯中，加入格拉布催化剂，室温下反应2h，加入乙烯基乙醚终止反应，然后用乙醚进行沉淀，得到富勒烯聚合物，所述富勒烯大分子单体与降冰片烯的摩尔比为1∶50～100。
优选的，所述甲醇与C60的体积质量比为200～250mL/1g。
优选的，在得到富勒烯聚合物的步骤中，所述甲苯与富勒烯大分子单体的体积质量比为20mL/1g。
优选的，所述N-(5-茚基)-5-降冰片烯-2-甲酰胺按照如下方法制备：
将硼氢化钠和硫溶解于四氢呋喃中得到硫代硼氢化钠的四氢呋喃溶液，然后加入5-硝基茚的四氢呋喃溶液，室温下搅拌16小时后加入水，用乙醚萃取反应液，合并有机相，将有机相用蒸馏水和饱和食盐水洗涤，得到5-氨基茚溶液，所述硼氢化钠、硫、5-硝基茚的摩尔比为1∶3∶0.3～0.35；
将5-降冰片烯-2-甲酰氯的二氯甲烷溶液滴入所述5-氨基茚溶液中，滴加完毕后再加入三乙胺，常温下搅拌反应12h后，分别用5％盐酸溶液，5％碳酸氢钠溶液和饱和食盐水洗涤，分离出有机相，以无水硫酸钠干燥有机相，抽滤，移除溶剂，层析后以体积比为15∶1的二氯甲烷和甲醇为淋洗剂提纯，得到N-(5-茚基)-5-降冰片烯-2-甲酰胺，所述5-氨基茚、5-降冰片烯-2-甲酸、三乙胺的摩尔比1∶1.1～1.2∶1.2～1.4。
优选的，所述硫代硼氢化钠的四氢呋喃溶液以四氢呋喃与硼氢化钠的体积质量比为60～70mL/1g的比例配制。
优选的，所述5-硝基茚的四氢呋喃溶液以四氢呋喃与5-硝基茚的体积质量比为5～6mL/1g的比例配制。
优选的，所述5-降冰片烯-2-甲酰氯按照如下方法制备：
将5-降冰片烯-2-甲酸在草酰氯中回流反应5h，旋蒸除去草酰氯，得到5-降冰片烯-2-甲酰氯，所述草酰氯与5-降冰片烯-2-甲酸的质量体积比为1g/5ml，所述5-降冰片烯-2-甲酰氯的二氯甲烷溶液中的二氯甲烷与5-降冰片烯-2-甲酸的质量体积比为5mL/1g。
相应的，本发明还提供一种车顶棚复合电子面料，由下到上依次包括：布料层、负离子发生层和海绵层，所述负离子发生层由负离子发生器构成，所述负离子发生器的放电针以上述技术方案制备的富勒烯聚合物进行包埋。
优选的，所述负离子发生层和海绵层的厚度各自独立为0.9～1.1cm。
本发明提供了一种车顶棚复合电子面料，由下到上依次包括：布料层、负离子发生层和海绵层。与现有技术相比，本发明将负离子发生器整合于车顶棚面料中，并在放电针包埋在新型富勒烯聚合物中。由于该富勒烯聚合物的电阻极低，且当电荷通过该材料时会产生强大的共振效应，极利于电离子的游离析出，所以只需微弱的电流便可以激发产生大剂量、高纯度、高活性、小粒径的负离子；而聚合物良好的成型性能，可以有效地用富勒烯功能团包裹放电针，提高负离子的释放效率。因此，本发明提供的车顶棚复合电子面料大大增加了空气负离子的发生效率，并且不产生超氧化物、氮化物、辐射等负面产物，同时又不影响车内环境的整体美观。
相应的，本发明还提供一种富勒烯聚合物及其制备方法，该富勒烯聚合物的电阻极低，且当电荷通过该材料时，会产生强大的共振效应，极利于电离子的游离析出，所以只需微弱的电流便可以激发产生大剂量、高纯度、高活性、小粒径的负离子；而聚合物良好的成型性能，可以有效地用富勒烯功能团包裹放电针，提高负离子的释放效率。
附图说明
图1为本发明提供的车顶棚复合电子面料的侧面剖视图；
图2为本发明采用的负氧离子发生器的电路图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种车顶棚复合电子面料，由下到上依次包括：布料层1、负离子发生层2和海绵层3，负离子发生层2由负离子发生器构成，负离子发生器2的放电针以富勒烯聚合物进行包埋，所述富勒烯聚合物如式1)所示：
其中，m、n为聚合度。
所述富勒烯聚合物优选按照如下方法制备：首先进行富勒烯大分子单体的合成，然后将富勒烯大分子单体与降冰片烯在格拉布催化剂(Grubbs催化剂)的催化下进行开环易位共聚，得到最终聚合物；其中THF为四氢呋喃，TEA为三乙胺，Grubbs催化剂的分子式为[(H2IMes)(3-Br-py)2(Cl)2Ru＝CHPh](3-Br-py＝3-bromopyridine)反应过程如下所示：
具体的，所述富勒烯聚合物的制备方法包括以下步骤：将摩尔比为5～10∶1的N-(5-茚基)-5-降冰片烯-2-甲酰胺与C60溶解在1，2，4-三氯苯中，加热回流12～13h后倒入甲醇中沉淀，抽滤并以甲醇冲洗沉淀得到反应粗产物，将所述反应粗产物溶解于甲苯中，并以硅胶进行吸附，再以体积比为1∶9的甲苯和正己烷为淋洗剂分离提纯，得到富勒烯大分子单体，所述1，2，4-三氯苯与C60的体积质量比为40～50mL/1g，所述加热回流的温度大于214℃；将所述富勒烯大分子单体与降冰片烯溶解于甲苯中，加入格拉布催化剂，室温下反应2h，加入乙烯基乙醚终止反应，然后用乙醚进行沉淀，得到富勒烯聚合物，所述富勒烯大分子单体与降冰片烯的摩尔比为1∶50～100。
其中，所述甲醇与C60的体积质量比为200～250mL/1g。在得到富勒烯聚合物的步骤中，所述甲苯与富勒烯大分子单体的体积质量比为20mL/1g。所述加热回流的温度优选为220℃。
所述N-(5-茚基)-5-降冰片烯-2-甲酰胺优选按照如下方法制备：将硼氢化钠和硫溶解于四氢呋喃中得到硫代硼氢化钠的四氢呋喃溶液，然后加入5-硝基茚的四氢呋喃溶液，室温下搅拌16小时后加入水，用乙醚萃取反应液，合并有机相，将有机相用蒸馏水和饱和食盐水洗涤，得到5-氨基茚溶液，所述硼氢化钠、硫、5-硝基茚的摩尔比为1∶3∶0.3～0.35；将5-降冰片烯-2-甲酰氯的二氯甲烷溶液滴入所述5-氨基茚溶液中，滴加完毕后再加入三乙胺，常温下搅拌反应12h后，分别用5％盐酸溶液，5％碳酸氢钠溶液和饱和食盐水洗涤，分离出有机相，以无水硫酸钠干燥有机相，抽滤，移除溶剂，层析后以体积比为15∶1的二氯甲烷和甲醇为淋洗剂提纯，得到N-(5-茚基)-5-降冰片烯-2-甲酰胺，所述5-氨基茚、5-降冰片烯-2-甲酸、三乙胺的摩尔比1∶1.1～1.2∶1.2～1.4。
其中，所述硫代硼氢化钠的四氢呋喃溶液以四氢呋喃与硼氢化钠的体积质量比为60～70mL/1g的比例配制。所述5-硝基茚的四氢呋喃溶液以四氢呋喃与5-硝基茚的体积质量比为5～6mL/1g的比例配制。
所述5-降冰片烯-2-甲酰氯按照如下方法制备：将5-降冰片烯-2-甲酸在草酰氯中回流反应5h，旋蒸除去草酰氯，得到5-降冰片烯-2-甲酰氯，所述草酰氯与5-降冰片烯-2-甲酸的质量体积比为1g/5ml，所述5-降冰片烯-2-甲酰氯的二氯甲烷溶液中的二氯甲烷与5-降冰片烯-2-甲酸的质量体积比为5mL/1g。
按照本发明，布料层1优选为针织布与网布的复合层。所述负离子发生层和海绵层的厚度各自独立为0.9～1.1cm。
本发明采用的负离子发生器的电路采用本领域技术人员熟知的电路，优选如图2所示。
对于所述车顶棚复合电子面料，布料层1、负离子发生层2之间用防水魔法贴贴合，负离子发生层2和海绵层3之间用防水胶粘合。
从以上方案可以看出，本发明将负离子发生器整合于车顶棚面料中，并在放电针包埋在新型富勒烯聚合物中。由于该富勒烯聚合物的电阻极低，且当电荷通过该材料时会产生强大的共振效应，极利于电离子的游离析出，所以只需微弱的电流便可以激发产生大剂量、高纯度、高活性、小粒径的负离子；而聚合物良好的成型性能，可以有效地用富勒烯功能团包裹放电针，提高负离子的释放效率。因此，本发明提供的车顶棚复合电子面料大大增加了空气负离子的发生效率。较大的空气负离子发生率，能中和漂浮于空气中带正电荷的烟雾粉尘，使其沉积从而净化空气，而且能大大提高车内负氧离子浓度，有益身体健康。在产生负氧离子的同时，还能产生微量臭氧，能够有效杀灭病毒细菌，洁净车内环境。并且，本发明提供的车顶棚复合电子面料不产生超氧化物、氮化物、辐射等负面产物，同时又不影响车内环境的整体美观。
相应的，本发明还提供一种富勒烯聚合物及其制备方法，该富勒烯聚合物的电阻极低，且当电荷通过该材料时，会产生强大的共振效应，极利于电离子的游离析出，所以只需微弱的电流便可以激发产生大剂量、高纯度、高活性、小粒径的负离子；而聚合物良好的成型性能，可以有效地用富勒烯功能团包裹放电针，提高负离子的释放效率。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
富勒烯大分子单体的合成
首先将0.74g硼氢化钠和1.87g沉淀硫的固体混合物溶解于50mL干燥的四氢呋喃中得到硫代硼氢化钠溶液，然后往里加入5-硝基茚的四氢呋喃溶液(1g/5mL)，保持反应混合物在室温下搅拌16小时。
然后缓慢地往反应体系中加入水，然后分别用10mL乙醚萃取反应液三次，合并有机相，将有机相分别用10mL蒸馏水和10mL饱和食盐水洗涤。
不稳定的5-氨基茚并不分离出来，而是将新制的5mL5-降冰片烯-2-甲酰氯的二氯甲烷溶液(将1.17g5-降冰片烯-2-甲酸在6mL草酰氯中回流5h，旋蒸除去草酰氯)直接滴入5-氨基茚的溶液中，滴加完毕后再加入1.1mL缚酸剂三乙胺。
常温下搅拌反应12h后，分别用20mL5％盐酸溶液，5％碳酸氢钠溶液和饱和食盐水洗涤，分离出有机相，以无水硫酸钠干燥有机相，抽滤，移除溶剂，再通过柱层析，以二氯甲烷∶甲醇＝15∶1为淋洗剂提纯得到中间产物N-(5-茚基)-5-降冰片烯-2-甲酰胺；1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ(ppm)7.41-7.32(m，3H)，6.71(s，1H)，6.47(m，1H)，6.31(m，1H)，5.95(m，2H)，3.29(m，1H)，3.02(d，2H)，2.79(m，1H)，2.58(m，1H)，2.01-1.45(m，4H)。
将5.03gN-(5-茚基)-5-降冰片烯-2-甲酰胺与1.44gC60溶解在60mL1，2，4-三氯苯中，加热到220℃保持回流12h。
然后将反应混合液倒入甲醇中，并以甲醇冲洗数次；甲醇总共用量为300mL。
除去溶剂，然后将剩余物质重新溶解于甲苯中，并以硅胶进行吸附，再以甲苯∶正己烷＝1∶9的淋洗剂，多次分离提纯，得到富勒烯大分子单体。1HNMR(CDCl3，400MHz)：δ(ppm)7.39-7.29(m，3H)，6.68(s，1H)，6.45(m，1H)，6.30(m，1H)，3.23(m，1H)，2.75(m，1H)，2.54(m，1H)，1.98-1.44(m，4H)，1.52(s，2H)，1.25(s，1H)，0.94(s，1H)。13CNMR(CDCl3，400MHz)：δ(ppm)173.88，162.82，156.39，155.69，155.11，153.77，153.32，149.19，148.87，148.36，147.95，147.76，146.70，146.39，146.15，145.83，145.39，145.23，144.79，143.82，143.02，142.64，142.27，141.32，139.55，138.01，136.92，135.91，129.15，128.44，127.26，125.54，124.22，123.66，74.71，58.22，57.41，52.34，48.91，46.12，44.11，37.76，29.91，29.57，21.63。
实施例2
富勒烯聚合物的合成
将0.97g实施例1制备的富勒烯大分子单体与9.41g降冰片烯溶解于20mL甲苯中，加入催化量的Grubbs催化剂，室温下反应2h，加入乙烯基乙醚终止反应，然后用乙醚进行沉淀，得到紫黑色固体10.01g，产率96.4％，即侧链挂有富勒烯功能基团的新型聚合物，GPC＝32.5kD，
其中，1、2层之间用防水魔法贴贴合，2、3层之间用防水胶粘合。
所述防水胶购自上海苏澳化工有限公司，型号SA-1002。
所述防水胶用量为按面料面积计算2L/m2，上胶方式为手工上胶，上胶后将2、3层贴合然后室温风干粘合。
实施例3
将成型的车顶棚面料装载于吉利汽车2013款1.5L车型中，在密闭车空间内开启负氧离子发生器，3min后以DLY一3G(232)型空气离子测量仪(购自北京铭成基业科技有限公司)进行空气质量检测，所得结果为空气负离子浓度为2.53×108/cm3，离子迁移率大于0.4cm2/V·sec的负离子比例约为35.3％，证明本发明车顶棚面料产生负离子的能力极佳，且小粒径高活性负离子的浓度比也非常高。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种式1)所示的富勒烯聚合物，
其中，m、n为聚合度。
2.一种富勒烯聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将摩尔比为5～10∶1的N-(5-茚基)-5-降冰片烯-2-甲酰胺与C60溶解在1，2，4-三氯苯中，加热回流12～13h后倒入甲醇中沉淀，抽滤并以甲醇冲洗沉淀得到反应粗产物，将所述反应粗产物溶解于甲苯中，并以硅胶进行吸附，再以体积比为1∶9的甲苯和正己烷为淋洗剂分离提纯，得到富勒烯大分子单体，所述1，2，4-三氯苯与C60的体积质量比为40～50mL/lg，所述加热回流的温度大于214℃；
将所述富勒烯大分子单体与降冰片烯溶解于甲苯中，加入格拉布催化剂，室温下反应2h，加入乙烯基乙醚终止反应，然后用乙醚进行沉淀，得到富勒烯聚合物，所述富勒烯大分子单体与降冰片烯的摩尔比为1∶50～100。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述甲醇与C60的体积质量比为200～250mL/lg。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在得到富勒烯聚合物的步骤中，所述甲苯与富勒烯大分子单体的体积质量比为20mL/lg。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述N-(5-茚基)-5-降冰片烯-2-甲酰胺按照如下方法制备：
将硼氢化钠和硫溶解于四氢呋喃中得到硫代硼氢化钠的四氢呋喃溶液，然后加入5-硝基茚的四氢呋喃溶液，室温下搅拌16小时后加入水，用乙醚萃取反应液，合并有机相，将有机相用蒸馏水和饱和食盐水洗涤，得到5-氨基茚溶液，所述硼氢化钠、硫、5-硝基茚的摩尔比为1∶3∶0.3～0.35；
将5-降冰片烯-2-甲酰氯的二氯甲烷溶液滴入所述5-氨基茚溶液中，滴加完毕后再加入三乙胺，常温下搅拌反应12h后，分别用5％盐酸溶液，5％碳酸氢钠溶液和饱和食盐水洗涤，分离出有机相，以无水硫酸钠干燥有机相，抽滤，移除溶剂，层析后以体积比为15∶1的二氯甲烷和甲醇为淋洗剂提纯，得到N-(5-茚基)-5-降冰片烯-2-甲酰胺，所述5-氨基茚、5-降冰片烯-2-甲酸、三乙胺的摩尔比1∶1.1～1.2∶1.2～1.4。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述硫代硼氢化钠的四氢呋喃溶液以四氢呋喃与硼氢化钠的体积质量比为60～70mL/lg的比例配制。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述5-硝基茚的四氢呋喃溶液以四氢呋喃与5-硝基茚的体积质量比为5～6mL/lg的比例配制。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述5-降冰片烯-2-甲酰氯按照如下方法制备：
将5-降冰片烯-2-甲酸在草酰氯中回流反应5h，旋蒸除去草酰氯，得到5-降冰片烯-2-甲酰氯，所述草酰氯与5-降冰片烯-2-甲酸的比例为6ml/1.17g，所述5-降冰片烯-2-甲酰氯的二氯甲烷溶液中的二氯甲烷与5-降冰片烯-2-甲酸的质量体积比为5mL/lg。
9.一种车顶棚复合电子面料，其特征在于，由下到上依次包括：布料层、负离子发生层和海绵层，所述负离子发生层由负离子发生器构成，所述负离子发生器的放电针以权利要求2～8任意一项制备的富勒烯聚合物进行包埋。
10.根据权利要求9所述的车顶棚复合电子面料，其特征在于，所述负离子发生层和海绵层的厚度各自独立为0.9～1.1cm。
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