CN109762085B - 一种抗压聚芳炔纳米片及其制备方法 - Google Patents

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本发明公开了一种抗压聚芳炔纳米片及其制备方法，利用炔基的热偶联反应实现多取代芳炔分子的聚合得到抗压聚芳炔纳米片。所得聚芳炔纳米片具有典型二维材料的片层结构。该聚芳炔纳米片具有优异的抗压性能，在最高2000Mpa的外加压力下仍然不发生塑性形变，是一种具有应用价值的新型有机抗压、吸能材料。该方法操作简便，无须传统液相聚合反应所需的溶剂、引发剂、无水无氧等繁琐反应条件与操作流程。这对于降低反应制备成本有巨大的经济与环境效益价值，符合当前节约能源和保护环境的发展主题。

Description

一种抗压聚芳炔纳米片及其制备方法
技术领域
本发明属于有机分子化学聚合反应技术领域，尤其涉及一种新型抗压聚芳炔纳米片及其制备方法。
背景技术
随着科技的发展和社会的进步，抗压材料由于其较强的抗压性能而广泛应用于各个领域。从化学组成上来看，抗压材料主要可以分为金属抗压材料、无机非金属抗压材料和有机抗压材料。其中，有机抗压材料具有密度小、比强度大、耐腐蚀以及吸收电磁波等优异性能。在压缩承载条件下所表现出来的独特的力学性能表明有机抗压材料是一种极具潜力的冲击缓冲材料，具有很高的冲击吸能本领，在深海装备、轻量化耐压设备、航空航天、汽车船舶、机械建筑和包装运输等防护减振领域有着广泛的应用前景。
一般情况下，有机耐压材料多为树脂基复合材料，而有机二维材料则很少应用于耐压材料。本发明是基于多取代芳炔的热聚反应，首次制备出具有优异抗压性能的二维聚芳炔纳米片。
发明内容
本发明的目的在于提供一类新型抗压聚芳炔纳米片及其制备方法，此材料具有典型二维材料的片层结构，低密度，具有优异的抗压强度和良好的结构稳定性，其独特结构和性能将使其具有广泛的应用前景。
为了实现上述的目的，本发明提供以下技术方案：
一种新型抗压聚芳炔纳米片，以多炔基取代芳烃为原料，通过热聚合得到所述聚芳炔纳米片，其中聚芳炔纳米片具有典型二维材料的片层结构。
所述的新型抗压聚芳炔纳米片，其制备方法包括以下步骤：
（1）将反应物放入同一容器里；
（2）将反应体系置于一定气氛条件下在一定温度下进行加热聚合反应。
所述热聚合反应是多炔基取代芳烃分子的炔基在一定气氛下加热发生的偶联反应。
所述气氛条件包括空气、氮气、氩气、氢气、氧气中的任意一种。
所述多炔基取代芳烃选自1，3，6，8-四乙炔基芘、1，3，4，5-四乙炔基苯、2，3，6，7-四乙炔基萘、2，3，6，7-四乙炔基蒽、1，4，7，10-四乙炔基蔻、1，5，9-三乙炔基蔻、1，3，5，7，9，11-六乙炔基蔻中的任意一种。
所述热聚合反应温度为70-400℃。
所述热聚合反应时间为1分钟至7天。
所述聚合产物聚芳炔纳米片具有很好的抗压性能，在0-2000Mpa的外压力下仍然不发生塑性形变。
本发明的优点是：
本发明首次制备出一类具有优异抗压性能的二维聚芳炔纳米片有机材料，拓展了有机抗压材料的范围，为今后可能应用抗压、吸能材料的场合提供了新的备选材料。
本发明是利用炔基的热偶联反应实现多取代芳炔分子的聚合得到抗压聚芳炔纳米片。该方法操作简便，无须传统液相聚合反应所需的溶剂、引发剂、无水无氧等繁琐反应条件与操作流程。这对于降低反应制备成本有巨大的经济与环境效益价值，符合当前节约能源和保护环境的发展主题。
附图说明
图1所示为实施例中1，3，6，8-四乙炔基芘在热聚合反应前后的宏观形貌对比，其中(a)为 1，3，6，8-四乙炔基芘的外观图片；(b)为聚（1，3，6，8-四乙炔基芘）纳米片的外观图片；(c)为聚（1，3，6，8-四乙炔基芘）纳米片的局部放大外观图片，可见明显的片层状结构。
图2所示为实施例中聚（1，3，6，8-四乙炔基芘）纳米片的微观形貌图，其中(a)为聚（1，3，6，8-四乙炔基芘）纳米片的扫描电镜图片；(b)为聚（1，3，6，8-四乙炔基芘）纳米片的透射电镜图片；(c)为聚（1，3，6，8-四乙炔基芘）纳米片的边缘透射电镜图片，可见明显的片层状结构；(d)为聚（1，3，6，8-四乙炔基芘）纳米片的高分辨透射电镜图片，插图为选区电子衍射图片。
具体实施方式
以下结合具体的实例对本发明的技术方案做进一步说明：
取100mg的1，3，6，8-四乙炔基芘置于一50mL的玻璃瓶中，再将该玻璃瓶放入预热至150℃的烘箱中，在空气氛围下反应2小时。然后取出玻璃瓶，冷至室温后得到聚（1，3，6，8-四乙炔基芘）纳米片。反应前后原料与产物的外观对比如图1所示。聚（1，3，6，8-四乙炔基芘）纳米片的微观形貌如图2所示。将所得聚（1，3，6，8-四乙炔基芘）纳米片粉末置于一压片模具中，外加载荷至2000Mpa后一段时间卸压，聚（1，3，6，8-四乙炔基芘）纳米片粉末仍然保持最初疏松粉末的状态且其单位质量体积未发生明显改变。
通过对上述实施实例的测试结果进行对比分析，可知通过对1，3，6，8-四乙炔基芘进行热聚合得到的聚（1，3，6，8-四乙炔基芘）纳米片具有优异的抗压性能，是一种未来潜在的抗压材料。

Claims (7)

1.一种抗压聚芳炔纳米片，其特征在于，以多炔基取代芳烃为原料，通过热聚合得到所述聚芳炔纳米片，其中聚芳炔纳米片具有典型二维材料的片层结构；
所述多炔基取代芳烃选自1，3，6，8-四乙炔基芘、1，3，4，5-四乙炔基苯、2，3，6，7-四乙炔基萘、2，3，6，7-四乙炔基蒽、1，4，7，10-四乙炔基蔻、1，5，9-三乙炔基蔻、1，3，5，7，9，11-六乙炔基蔻中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的抗压聚芳炔纳米片，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：（1）将反应物放入同一容器里；（2）将反应体系置于一定气氛条件下在一定温度下进行加热聚合反应。
3.根据权利要求2所述的抗压聚芳炔纳米片的制备方法，其特征在于，所述热聚合反应是多炔基取代芳烃分子的炔基在一定气氛下加热发生的偶联反应。
4.根据权利要求2所述的抗压聚芳炔纳米片的制备方法，其特征在于，所述气氛条件包括空气、氮气、氩气、氢气、氧气中的任意一种。
5.根据权利要求2所述的抗压聚芳炔纳米片的制备方法，其特征在于，所述热聚合反应温度为70-400℃。
6.根据权利要求2所述的抗压聚芳炔纳米片的制备方法，其特征在于，所述热聚合反应时间为1分钟至7天。
7.根据权利要求1所述的抗压聚芳炔纳米片，其特征在于，所述聚芳炔纳米片具有很好的抗压性能，在0-2000Mpa的外压力下仍然不发生塑性形变。
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CN103059270A (zh) * 2012-12-13 2013-04-24 中南大学 一种1,3,5-三嗪基纳米孔有机芳杂环聚合物及其制备方法
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《BODIPY-containing porous organic polymers for gas adsorption》;Xu, Yunfeng; Chang, Dan; Feng, Shi; Zhang, Chong; Jiang, Jia-Xin;《New Journal of Chemistry》;20161231;第40卷(第11期);9415-9423 *

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