CN105849039B - 非共价键改性的碳结构体及包含该碳结构体的碳结构体/高分子复合体 - Google Patents

非共价键改性的碳结构体及包含该碳结构体的碳结构体/高分子复合体 Download PDF

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Abstract

根据本发明，非共价键改性的碳结构体具有以下优点。化学式1所示的化合物插入并吸附在碳结构体之间，并根据化合物的大小和结构来调节碳结构体之间的间距，由此不仅能够调节物理性质，而且还能够使其均匀地分散在高分子基质内，而不会改变固有的物理性质。此外，包含改性的碳结构体和高分子基质的碳结构体/高分子复合体，不仅制备工序简单，而且在形成固化涂膜时的取向性优异，从而能够很好地层积，因此能够有效地用于散热、表面极性或电气物理性质等优异的钢板的制备。

Description

非共价键改性的碳结构体及包含该碳结构体的碳结构体/高 分子复合体
技术领域
本发明涉及一种能够均匀地分散到高分子基质中，并且在形成固化涂膜时取向性优异的非共价键改性的碳结构体及包含该碳结构体的碳结构体/高分子复合体。
背景技术
随着工业的高度发展，针对大大超出现有的高分子复合材料所具有的一般物理化学特性的特殊功能性复合材料的要求越来越高，其中针对利用了机械、电磁物理性质优异的碳结构体的碳结构体/高分子复合材料的关注越来越高。
以往，针对碳结构体/高分子复合材料的研究是朝着提高高分子基材的机械性质或与利用碳结构体所具有的电磁特性的场发射显示器(Field Emission Display，FED)相关的方向进行的。但是，在制备复合材料时，在高分子内因碳结构体不是均匀地分散而是凝聚，从而无法实现固有的物理性质，导致其商业化变慢，目前正在进行用于提高碳结构体的分散性和相容性的多种研究，其结果最近陆续被发表。
作为其例子，韩国公开专利第10-2010-0109258号公开了一种离子性官能团改性的高分子微粒与表面经过离子性官能团改性的石墨烯进行离子结合，并将高分子微粒用石墨烯进行涂布的电传导性颗粒。此外，韩国公开专利第10-2013-0134446号公开了一种表面包含功能性官能团的官能化石墨烯，以及包含该官能化石墨烯的高分子-官能化石墨烯复合体。
但是，上述技术不仅需要实施多个步骤的工序，而且在对碳结构体进行酸处理或使用特定的官能团对表面进行改性(表示将官能团结合到表面)的情况下，为了增加另外的反应点，会伴随碳结构体固有的非局部化的碳-碳双键的变形，因此碳结构体固有的物理性质将会降低，因此在复合体上实现的物理性质会非常微小，从而受到限制。
因此，迫切要求开发一种复合体，该复合体不仅能够以简单的工序制备，而且使碳结构体固有化学结构，即使得非局部化的碳-碳双键的变形最小化，从而能够实现优异的物理性质。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于,通过最小化碳结构体固有的结构变形来提供一种物理性质不会降低，同时分散性和相容性得到提高的碳结构体。
本发明的另一目的在于，提供一种包含所述碳结构体的碳结构体/高分子复合体。
本发明的再一目的在于，提供一种制备所述碳结构体/高分子复合体的方法。
技术方案
为了实现上述目的，本发明提供一种利用下述化学式1所示的化合物进行非共价键改性的碳结构体：
[化学式1]
在所述化学式1中，X为C6-20的芳基；Y为氢或C1-4的烷基；Z为选自氢、羟基、胺基及羧基中的一种；o、p、q及r相互独立地为0～10的整数，在p为0的情况下，q为0；以及，所述X、Y及Z的氢中的任意一个以上不被取代，或被C1-4的烷基、卤基、羟基、胺基或羧基取代。
此外，本发明提供一种碳结构体/高分子复合体，该碳结构体/高分子复合体包含高分子基质；以及所述非共价键改性的碳结构体，并且具有所述碳结构体分散在高分子基质中的结构。
进一步地，本发明提供一种制备所述碳结构体/高分子复合体的方法。
发明效果
根据本发明，非共价键改性的碳结构体具有以下优点。化学式1所示的化合物插入并吸附在碳结构体之间，并根据化合物的大小和结构来调节碳结构体之间的间距，由此不仅能够调节物理性质，而且还能够使其均匀地分散在高分子基质内，而不会改变固有的物理性质。此外，包含改性的碳结构体和高分子基质的碳结构体/高分子复合体，不仅制备工序简单，而且在形成固化涂膜时的取向性优异，从而能够很好地层积，因此能够有效地用于散热、表面极性或电气物理性质等优异的钢板的制备。
附图说明
图1是一个实施例中，在将颗粒状的石墨烯微片(Grade H)悬浮液与制备例1-4和6-8中制备的化学式1的化合物溶液混合之后所拍摄的混合物的状态的图像：其中，A为石墨烯微片悬浮液，B-H为在石墨烯微片悬浮液中依次添加制备例1-4和6-8中制备的溶液的混合物；
图2是一个实施例中，在将颗粒状的石墨烯微片(Grade H)悬浮液与制备例1-4和6-8中制备的化学式1的化合物溶液混合并照射超声波之后所拍摄的混合物的状态的图像：其中，A为石墨烯微片悬浮液，B-H为在石墨烯微片悬浮液中依次添加制备例1-4和6-8中制备的溶液的混合物；以及
图3是一个实施例中，在将颗粒状/粉末状的石墨烯微片(Grade C)悬浮液与制备例1-4和6-8中制备的化学式1的化合物溶液混合之后所拍摄的混合物的状态的图像：其中，A为石墨烯微片悬浮液，B-H为在石墨烯微片悬浮液中依次添加制备例1-4和6-8中制备的溶液的混合物。
具体实施方式
本发明可实施多种变形，可以具有多种实施例，在附图中例示特定的实施例，并在详细说明中进行详细的说明。
但是，这并不是希望将本发明限定为特定的实施方式，而应理解为包括在本发明的思想和技术范围所包含的所有变更、等同物及替代物。
在本发明中，“包括”或“具有”等术语是为了指定说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或其组合，而不是为了预先排除一个或多个其它特征或数字、步骤、动作、结构要素、部件或其组合的存在或附加的可能性。
此外，本发明中所附的图应理解为，是为了便于说明而放大或缩小图示的。
在本发明中，“重量份”是指重量比例。
此外，在本发明中，“石墨烯(graphene)”是指石墨的graphite与表示碳双键的后缀“-ene”相结合的术语，表示蜂窝状的六边形排列而形成二维平面的单层结构的碳结构体。即，石墨具有将碳以六边形的蜂窝状层叠的结构，而石墨烯具有从石墨上取下薄薄的一层的单层结构。
进一步地，在本发明中，“石墨烯微片”是指石墨烯较短地层叠，也被称为“膨胀石墨纳米片”。所述石墨烯具有单层结构而呈现出大约0.2nm厚度的片等的形态，而石墨烯微片是这种石墨烯层叠，从而具有大约为1至25nm厚度的粒子或颗粒的形态。与此同时，由于石墨烯微片的表面积宽，因此与其它碳结构体相比，其分散性相对优异，并且是利用低廉的天然石墨所制备，因此与大面积石墨烯相比，具有价格低廉的优点。
本发明提供一种非共价键改性的碳结构体、包含该碳结构体的碳结构体/高分子复合体以及所述复合体的制备方法。
在碳结构体/高分子复合材料领域中，为了解决在制备复合材料时碳结构体不均匀地分散在高分子内而是凝聚，从而无法实现固有的物理性质的问题，进行了多种研究，然而现状是，至今为止开发的技术具有制备工序复杂或伴随碳结构体的变形而导致物理性质降低等的问题，因此其商业化变慢。
为了解决这些问题，本发明提供一种利用包含芳基的化学式1所示的化合物来进行非共价键改性的碳结构体、以及包含该碳结构体的碳结构体/高分子复合体。所述碳结构体通过与化学式1所示的化合物的芳基进行非共价结合，从而能够均匀地分散在高分子基质内，而不会改变碳结构体固有的物理性质。此外，包含所述碳结构体的碳结构体/高分子复合体不仅制备工序简单，而且取向性优异，从而在形成固化涂膜时，能够很好地层叠，因此能够有效地用于散热、表面极性或电气物理性质等优异的钢板的制备。
下面，对本发明进行详细说明。
本发明提供一种利用下述化学式1所示的化合物进行非共价键改性的碳结构体：
[化学式1]
在所述化学式1中，X为C6-20的芳基；Y为氢或C1-4的烷基；Z为选自氢、羟基、胺基及羧基中的一种；o、p、q及r相互独立地为0～10的整数，在p为0的情况下，q为0；以及，所述X、Y及Z的氢中的任意一个以上不被取代，或被C1-4的烷基、卤基、羟基、胺基或羧基取代。
具体地，所述X为选自苯基、联苯基、萘基、蒽基及芘基中的一种，此时，所述苯基、联苯基、萘基、蒽基及芘基可不被取代或被甲基、乙基、氯基、溴基、羟基、胺基或羧基取代；o、p、q和r相互独立地为0～5的整数，在p为0的情况下，q为0。
更具体地，本发明的化学式1所示的化合物可为下述表1的<结构1-1>至<结构1-10>中所示的化合物中的任一种：
<结构1-1>
<结构1-2>
<结构1-3>
<结构1-4>
<结构1-5>
<结构1-6>
<结构1-7>
<结构1-8>
<结构1-9>
<结构1-10>
此外，本发明的化学式1所示的化合物可为下述表2的<结构2-1>至<结构2-10>中所示的化合物中的任一种：
<结构2-1>
<结构2-2>
<结构2-3>
<结构2-4>
<结构2-5>
<结构2-6>
<结构2-7>
<结构2-8><结构2-9>
<结构2-10>
本发明的所述化学式1所示的化合物可具有在C6-20的芳基(X)上连接有C1至C20的烷基链的结构。此时，在所述烷基链的末端可结合1个至2个羟基、胺基、羧基等亲水性官能团。此外，在烷基链内，可以将丙烯酸(AA)、丙烯酸甲酯(MA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(2-HEMA)等作为连接基团(linker)导入而进一步包含双键。
所述化学式1所示的化合物通过C6-20的芳基可使碳结构体更均匀地分散在高分子内。此外，由于所述化合物中所包含的烷基链是亲油性的，因此能够提高碳结构体对有机溶剂的分散性。进一步地，结合到所述烷基链末端的亲水性官能团起到提高碳结构体对水性溶剂的分散性的作用，从而导入到烷基链内部的双键可用作化学键合的功能基。
在本发明中，“改性”表示化学式1所示的化合物被插入(intercalation)到碳结构体之间而吸附到碳结构体表面，碳结构体在被改性的情况下，可具有提高碳结构体之间的间隔调节和碳结构体的分散力的效果。
通常，碳结构体具有物理和化学稳定性优异、电导率优异，以及弹性、强度和热传导率优异的优点。但是，尽管有这些优点，在将其进行分散的情况下，碳粒子间的范德华力(Van der Waals force)会导致碳结构体凝聚，因此存在无法有效利用碳结构体固有的物理性质的问题。
但是，本发明的改性的碳结构体为化学式1所示的化合物的芳基与碳结构体表面的由sp2碳构成的六边蜂窝结构进行π键形式的非共价吸附而成的。即，根据本发明的改性的碳结构体通过与芳基进行非共价吸附，从而弱化了碳结构体的极化率和碳结构体粒子间的范德华力，进而减小了碳结构体粒子间的凝聚力，由此能够提高分散力。
具体地，参考图3可知，在一个实施例中评价了根据本发明的改性的碳结构体的分散力的结果，可以确认碳结构体粒子不凝聚，而是均匀地分散。
此外，根据本发明的碳结构体，通过利用化学式1所示的化合物改性，在提高分散力的同时，在碳结构体为具有石墨烯层叠的结构的石墨烯微片的情况下，可根据吸附到表面的化学式1所示的化合物的大小和结构来调节石墨烯之间的间隔，由此也能调节碳结构体的物理性质。
此时，作为根据本发明的所述碳结构体，可使用例如碳纳米管(CNT)、石墨烯(Graphene)、石墨烯微片(Graphene nanoplatelets)或它们的混合物。更具体地，作为所述碳结构体，可使用未被氧化的石墨烯微片。
对于氧化的石墨烯微片，其对亲水性溶剂的分散性虽然优异，但电导率显著低(3.7×10-7S/cm)，因此在要求电磁物理性质的情况下，必须实施将其进行还原的工序。但是，在使用未被氧化的石墨烯微片作为碳结构体的情况下，排除了碳结构体的还原工序，从而不仅能够简化具有碳结构体分散在高分子基质中的结构的碳结构体制备工序，而且具有能够显著降低碳结构体的缺陷(defect)存在率的优点。
在此，所述石墨烯微片未被氧化，从而能够降低氧(O)元素的含量。具体地，以石墨烯微片总重量计，石墨烯微片的氧(O)元素含量可以为10.0重量％以下(碳(C)元素的含量：90.0重量％以上)，更具体地可为9.00重量％以下，8.00重量％以下，7.00重量％以下，6.00重量％以下或5.00重量％以下。
此外，本发明的所述改性的碳结构体可具有分散到高分子基质的结构。
此时，所述高分子基质只要是不影响改性的碳结构体的表面与化学式1所示的化合物的非共价键，则可不进行特别限定而使用。具体地，所述高分子基质可包括选自聚氨酯、聚丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯及丙烯酸的共聚物、聚烯烃、聚苯乙烯、环氧树脂、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺及硅烷类树脂中的一种以上的高分子。
进一步地，以高分子基质100重量份计，可包含0.1～20重量份的本发明的所述碳结构体。
本发明的碳结构体在所述范围下不仅能够被均匀地分散到高分子基质中，而且能够有效提高高分子基质的机械强度和导电性，从而能够制备机械、电磁物理性质优异的复合体。
此外，本发明提供一种制备碳结构体/高分子复合体的方法，所述方法包括以下步骤：
将分散有碳结构体的悬浮液与溶解有由下述化学式1所示的化合物的溶液混合，从而制备混合物；由所述混合物获得改性的碳结构体；以及，将改性的碳结构体分散到高分子基质中；溶解有化学式1所示的化合物的溶液的浓度为0.1～5摩尔浓度(M)：
[化学式1]
在所述化学式1中，X为C6-20的芳基；Y为氢或C1-4的烷基；Z为选自氢、羟基、胺基及羧基中的一种；o、p、q和r相互独立地为0～10的整数，在p为0的情况下，q为0；以及，X、Y及Z的氢中的任意一个以上不被取代，或被C1-4的烷基、卤基、羟基、胺基及羧基取代。
下面，按各个步骤对制备所述碳结构体/高分子复合体的方法进行更详细的说明。
首先，制备混合物的步骤是对混合物实施超声波照射和搅拌的步骤，所述混合物为将分散有碳结构体的悬浮液与溶解有化学式1多示的化合物的溶液进行混合的混合物。
在所述步骤中，通过将分散有碳结构体的悬浮液与溶解有化学式1所示的化合物的溶液进行混合，从而在碳结构体之间插入(intercalation)化学式1的化合物的同时，在表面进行吸附。
此时，只要是容易进行碳结构体的分散的溶剂，则对碳结构体悬浮液所使用的溶剂不进行特别的限定。具体地，可使用水、C1-4的烷基醇和它们的混合液等。更具体地，可使用甲醇、乙醇、水和甲醇混合溶剂(1:1-5，v/v)等。
此外，溶解有化学式1所示的化合物的溶液的浓度可为0.1～5摩尔浓度(M)。更具体地，可为0.1～4摩尔浓度(M)、0.1～3摩尔浓度(M)、0.1～2摩尔浓度(M)或0.1～1摩尔浓度(M)。溶解有本发明的化学式1所示的化合物的溶液在所述浓度范围内能够提高使碳结构体分散的效率，并且能够防止化学式1所示的化合物过饱和而析出或过度消耗溶剂。
进一步地，制备的混合物的温度不被特别限定，但在通过超声波照射来制备的情况下，由于混合物的温度上升会导致悬浮液和溶液的溶剂挥发，因此可将温度控制在60℃以下。
接着，获得改性的碳结构体的步骤为化学式1所示的化合物被插入并吸附而获得改性的碳结构体的步骤，可通过浓缩混合物来获得改性的碳结构体的固形物的步骤；粉碎所述固形物的步骤；以及将固形物或高分子基质投入到溶剂中的步骤来实施。
此时，获得固形物的步骤可通过减压蒸馏、离心分离等来实施，此外，只要是本领域技术人员为了浓缩悬浮液而通常使用的方法就可不进行特别限定地使用。
此外，粉碎步骤是为了减小所获得的固形物的粒度而实施的，这样粉碎的碳结构体固形物与未进行粉碎的相比，能够显著提高对高分子基质的分散度。
进一步地，将固形物或高分子基质投入到溶剂中的步骤为将碳结构体和高分子基质中的任意一个以上分散或溶解到溶剂中的步骤，可以为了改善此后将碳结构体分散到高分子基质中的工序的操作性而实施。
然后，将改性的碳结构体分散到高分子基质的步骤可通过对混合有改性的碳结构体和高分子基质的混合物进行超声波照射或搅拌来实施。
此时，所述高分子基质只要是不影响碳结构体与化学式1所示的化合物的非共价键的高分子基质，则可不进行特别限定。具体地，所述高分子基质可包括选自聚氨酯、聚丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯及丙烯酸的共聚物、聚烯烃、聚苯乙烯、环氧树脂、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺和硅烷类树脂中的一种以上的高分子。
此外，所述混合物的温度不受特别限定，但在通过超声波照射来制备的情况下，由于混合物的温度上升会导致悬浮液和溶液的溶剂挥发，因此可将温度控制在60℃以下。
另一方面，本发明提供一种包含固化涂膜的钢板，该固化涂膜包含：钢板；以及形成在所述钢板的一面或两面并且含有碳结构体/高分子复合体的固化涂膜。
根据本发明的所述钢板的材料不受特别限定，但具体可为选自下组的一个以上：冷轧钢板；镀锌钢板；锌类电镀钢板；熔融镀锌钢板；镀铝钢板；在涂层中含有钴、钼、钨、镍、钛、铝、锰、铁、镁、锡、铜或它们的混合物的镀金钢板；添加了硅、铜、镁、铁、锰、钛、锌或它们的混合物的铝合金板；涂布有磷酸盐的镀锌钢板；以及热轧钢板。
此外，所述钢板的厚度可根据钢板使用的目的和用途适当地选择。具体地，根据其厚度，被分类为超过6mm的厚板、1mm至6mm的中板，以及不到1mm的薄板，在本发明中可根据使用用途适当地采用。
进一步地，形成在所述钢板上的固化涂膜可包含本发明的碳结构体/高分子复合体。由于本发明的碳结构体/高分子复合体的二维取向性优异，因此，所述固化涂膜能够很好地层叠到钢板表面上，因此，包含该固化涂膜的钢板能够容易地在其表面上实现散热特性、表面极性、电气特性等。其中，在所述钢板的一面或两面上形成的固化涂膜的厚度可根据所述钢板的使用用途来以多种方式应用。
此外，所述固化涂膜可通过浸涂法(Dip coating)、旋涂法(Spin coating)、印刷法(Printing)、弯月面法(Meniscus coating)或喷涂法来形成，此外可通过本领域技术人员为了进行表面涂布而通常使用的方法来制备。
下面，通过实施例和实验例对本发明进行更详细的说明。
但是，下述实施例和实验例仅仅例示本发明，本发明的内容并不受限于下述实施例和实验例。
制备例1-8.溶解有化学式1所示的化合物的溶液的制备
如下述表1中所示，将化学式1所示的化合物溶解到甲醇(20mL)中，从而制备溶解有化学式1的化合物的溶液。此时，在制备例5的情况下，确认了因过饱和而析出了化合物。
表1
[表1]
制备例9-10.碳结构体悬浮液的制备
从XG科学公司购入了颗粒型(Grade H，含氧量：大约1重量％以下，表面积：50-80m2/g，平均厚度：大约15nm)和颗粒/粉末型(Grade C，含氧量：大约8重量％以下，表面积：大约750m2/g，平均厚度：大约5nm以下)两种形式的石墨烯微片用作碳结构体。在将各个所述石墨烯微片向甲醇/水(1/3，v/v)混合溶剂(10mL)中分别添加0.05g后，通过超声波照射一个半小时来制备了碳结构体悬浮液。
实施例1.非共价键改性的碳结构体的制备1
混合在所述制备例1中制备的溶液和在制备例9中制备的悬浮液(Grade H悬浮液)并通过在50℃下超声波照射6小时来制备了非共价键改性的碳结构体。
实施例2-14.非共价键改性的碳结构体的制备2-14
如下述表2中所示，混合在制备例1-8中制备的溶液和在制备例9-10中制备的悬浮液，并实施与所述实施例1相同的方法来制备了非共价键改性的碳结构体。
表2
[表2]
溶解有化学式1的化合物的溶液 碳结构体悬浮液
实施例2 制备例2 制备例9(Grade H悬浮液)
实施例3 制备例3 制备例9(Grade H悬浮液)
实施例4 制备例4 制备例9(Grade H悬浮液)
实施例5 制备例6 制备例9(Grade H悬浮液)
实施例6 制备例7 制备例9(Grade H悬浮液)
实施例7 制备例8 制备例9(Grade H悬浮液)
实施例8 制备例1 制备例10(Grade C悬浮液)
实施例9 制备例2 制备例10(Grade C悬浮液)
实施例10 制备例3 制备例10(Grade C悬浮液)
实施例11 制备例4 制备例10(Grade C悬浮液)
实施例12 制备例6 制备例10(Grade C悬浮液)
实施例13 制备例7 制备例10(Grade C悬浮液)
实施例14 制备例8 制备例10(Grade C悬浮液)
实施例15.具有分散到高分子基质中的结构的碳结构体的制备
对所述实施例1中制备的石墨烯微片进行减压干燥，从而进行浓缩。利用研钵粉碎通过浓缩获得的固形物，同时将聚酰胺(0.5g，Mw＝65,000)溶解到氯仿中。添加相对于聚酰胺为5重量份的粉碎的固形物，并通过在常温下进行30分钟的超声波处理来制备了具有改性的碳结构体被分散到高分子基质中的结构的碳结构体溶液。
实施例16.利用碳结构体的钢片的表面处理
利用辊涂机将所述实施例15中制备的碳结构体溶液涂布到钢板上之后，通过进行固化来在钢板的一面上形成10μm的固化涂膜。
实验例1.改性的碳结构体的分散力评价
为了评价本发明改性的碳结构体的分散力，实施了如下实验。
在所述实施例1-14中对碳结构体进行改性的过程中，用肉眼观察了混合碳结构体悬浮液和溶解有化学式1所示的化合物的溶液之后的混合物的状态。此外，用肉眼观察了在50℃下超声波照射6小时之后；经过2至3日之后；以及经过6个月之后的混合物的状态。将其结果示于下述图1至图3中。
如图1至图3所示，可知本发明的非共价键改性的碳结构体的分散力得到了提高。
更具体地，参考图1，确认了实施例1-7的混合物在将悬浮液和化学式1的化合物溶液混合之后，部分显示出碳结构体凝聚的倾向，但随着时间的流逝，碳结构体开始漂浮的同时进行分散，溶液变得浑浊。反之，可确认未添加化学式1的化合物溶液的悬浮液的石墨烯微片全部沉淀，上清液清澈。
此外，参考图2，在50℃下对实施例1-7的混合物进行6小时的超声波照射的结果为，实施例1、4、5、6和7的混合物相比于未添加化学式1的化合物的悬浮液，被确认为石墨烯微片的分散力得到了提高。与此同时，所述五种混合物被确认为即使经过2至3日之后，在溶剂内也维持了均匀分散的状态。与此相反，在未添加化学式1的化合物的情况下，确认了经过24小时之后，石墨烯微片全部沉淀。
进一步地，参考图3，实施例8-14的混合物呈现出，在混合悬浮液和化学式1的混合物溶液之后，石墨烯微片均匀地分散在溶液内。此外，实施例8-14的石墨烯微片，根据化学式1所示的化合物的混合浓度而多少显示出一些差异，但在经过6个月后也仍然维持均匀分散的状态。
由这些结果可知本发明的非共价键改性的碳结构体的分散力得到了提高。
因此，根据本发明的非共价键改性的碳结构体具有如下优点：化学式1所示的化合物插入并吸附在碳结构体之间，并根据化合物的大小和结构来调节碳结构体之间的间距，由此不仅能够调节物理性质，而且还能够使其均匀地分散在高分子基质内，而不会改变固有的物理性质。
工业实用性
根据本发明，非共价键改性的碳结构体具有如下优点：化学式1所示的化合物插入并吸附在碳结构体之间，并根据化合物的大小和结构来调节碳结构体之间的间距，由此不仅能够调节物理性质，而且还能够使其均匀地分散在高分子基质内，而不会改变固有的物理性质。此外，包含改性的碳结构体和高分子基质的碳结构体/高分子复合体，不仅制备工序简单，而且在形成固化涂膜时的取向性优异，从而能够很好地层积，因此能够有效地用于散热、表面极性或电气物理性质等优异的钢板的制备。

Claims (8)

1.一种利用下述<结构2-3>及<结构2-6>至<结构2-10>所示的化合物中的一种进行非共价键改性的碳结构体：
<结构2-3>
<结构2-6>
<结构2-7>
<结构2-8>
<结构2-9>
<结构2-10>
2.根据权利要求1所述的改性的碳结构体，
所述碳结构体为选自碳纳米管及石墨烯中的一种以上。
3.一种碳结构体/高分子复合体，其包含：
高分子基质；以及
利用下述<结构2-1>至<结构2-4>及<结构2-6>至<结构2-10>所示的化合物中的一种进行非共价键改性的碳结构体，
具有所述碳结构体分散在高分子基质中的结构，
以高分子基质100重量份计，碳结构体的含量为0.1～20重量份：
<结构2-1>
<结构2-2>
<结构2-3>
<结构2-4>
<结构2-6>
<结构2-7>
<结构2-8>
<结构2-9>
<结构2-10>
4.一种制备碳结构体/高分子复合体的方法，所述方法包括以下步骤：
将分散有碳结构体的悬浮液与溶解有下述<结构2-1>至<结构2-4>及<结构2-6>至<结构2-10>所示的化合物中的一种的溶液混合，从而制备混合物；
由所述混合物获得改性的碳结构体；以及
将改性的碳结构体分散到高分子基质中，
溶解有所述化合物的溶液的浓度为0.1～5mol/L：
<结构2-1>
<结构2-2>
<结构2-3>
<结构2-4>
<结构2-6>
<结构2-7>
<结构2-8>
<结构2-9>
<结构2-10>
5.根据权利要求4所述的制备碳结构体/高分子复合体的方法，其特征在于，碳结构体悬浮液为碳结构体被分散到选自水及C1-4的烷基醇中的一种以上的溶剂中而形成的。
6.根据权利要求4所述的制备碳结构体/高分子复合体的方法，
获得改性的碳结构体的步骤包括以下步骤：
通过浓缩混合物来获得改性的碳结构体的固形物；
粉碎所述固形物；以及
将固形物或高分子基质投入到溶剂中。
7.根据权利要求4所述的制备碳结构体/高分子复合体的方法，
制备混合物的步骤，以及
将改性的碳结构体分散到高分子基质中的步骤中的任意一种以上的步骤是通过超声波照射或搅拌来实施的。
8.根据权利要求7所述的制备碳结构体/高分子复合体的方法，
超声波照射是在60℃以下的温度下实施的。
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