CN1775818A - 碳纳米管/聚合物纳米复合材料制备的方法 - Google Patents

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Abstract

一种纳米技术领域的碳纳米管/聚合物纳米复合材料制备的方法，金属与二苯甲酮在干燥的有机溶剂中反应，生成碳负离子活性种，这些活性种与碳纳米管相互作用后直接引发乙烯基单体聚合，用醇终止反应，产物收集，干燥，得到碳纳米管/聚合物纳米复合材料，所述的金属是钾、钠、锂中的一种或者几种，乙烯基单体是苯乙烯、甲基苯乙烯、丙稀腈、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯。本发明得到碳纳米管纳米复合材料中，聚合物分子是接枝在碳纳米管的管壁，碳纳米管与聚合物之间有强烈的相互作用，能够改善材料的性能，制备办法简单实用，不用对碳纳米管进行特殊的化学修饰。

Description

碳纳米管/聚合物纳米复合材料制备的方法
技术领域
本发明涉及的是一种纳米技术领域的方法，特别是一种碳纳米管/聚合物纳米复合材料制备的方法。
背景技术
碳纳米管由于其优异的力学和电学性能，自从发现以来，就引起了人们极大的兴趣。把碳纳米管分散在聚合物材料中，改善聚合物材料的力学和电学性能是近年来纳米复合材料研究领域的热点。制备碳纳米管纳米复合材料关键在于改善碳纳米管在聚合物中分散性能，增强碳纳米管与聚合物材料之间的相互作用。
现有技术制备碳纳米管纳米复合材料主要有共混法和碳纳米管表面原位聚合法。Cadek.M，等人在《Nano Letters》(纳米通信，2004，4，353-356)上公开了一种溶液共混法制备聚乙烯醇/碳纳米管纳米复合材料。Z.L.Zhao等人在《Journal of the American Chemical Society》(美国化学会志，2003，125，16015-16024)上公开了一种碳纳米管表面自由基原位聚合法制备聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸叔丁酯/碳纳米管纳米复合材料。这些方法都要对碳纳米管表面进行化学修饰，接上特殊的功能基团，使得碳纳米管结构受到破坏，工艺也复杂。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种碳纳米管/聚合物纳米复合材料制备的方法。使其利用金属钠、钾、锂与二苯甲酮反应，生成二苯甲醇盐碳负离子活性种，这些活性种可以与碳纳米管反应，得到负离子化碳纳米管。这种负离子化碳纳米管能够直接引发乙烯基单体的聚合，得到纳米复合材料。本办法方法简单、实用，能够保证碳纳米管的结构完整。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明通过金属与二苯甲酮在干燥的有机溶剂中反应，生成碳负离子活性种，这些活性种与碳纳米管相互作用后，直接加入乙烯基单体聚合，反应一定时间后用醇终止反应，分离产物，干燥，得到纳米复合材料。所述的金属是钾、钠、锂中的一种或者几种，乙烯基单体是苯乙烯、甲基苯乙烯、丙稀腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或者它们的混合物。
所述的二苯甲酮有以下结构：
其中
Figure A20051011150000052
为苯环；C＝O为羰基。
所述的金属与二苯甲酮相互作用生成的碳负离子是二苯甲醇盐碳负离子。二苯甲醇盐碳负离子有以下结构：
Figure A20051011150000053
其中
Figure A20051011150000054
为苯环；M为钠、钾、锂离子。
所述的碳纳米管是单壁或者多壁碳纳米管，它们是导体或者半导体。
本发明中，金属与二苯甲酮相互作用碳负离子活性种时，金属与二苯甲酮的摩尔比是2或者大于2。
所述的碳负离子活性种与碳纳米管相互作用，然后引发乙烯基单体聚合，聚合时间为10分钟到120小时，温度在-20℃到100℃范围内，反应在无水无氧的条件下进行。
所有反应都在有机溶剂中进行，终止反应用醇化合物。
所述的有机溶剂，是四氢呋喃、甲苯，或者它们的混合物。
所述的终止反应所用的醇，为甲醇、乙醇、正丁醇，或者它们之间的混合物。
本发明金属和二苯甲酮，先相互作用生成活性种再与碳纳米管反应，直接引发乙烯基单体聚合，碳纳米管不必用酸或氧化剂处理。
本发明得到碳纳米管纳米复合材料中，聚合物分子接枝在碳纳米管的表面，聚合物与碳纳米管之间有强烈的相互作用，能够改善材料的性能。本发明的纳米复合材料制备办法简单实用，不用对碳纳米管进行特殊的化学修饰。
本发明得到的碳纳米管纳米复合材料，通过控制聚合物含量的多少，可以直接作为纳米复合材料使用，也可作为其它纳米复合材料的添加剂。
具体实施方式
结合本发明的内容提供以下实施例：
实施例1
取金属钠1.22g，加入到100ml甲苯中，加热沸腾后用力振荡，使块状金属钠变成直径小于1mm的小粒子，冷却到室温，加入干燥的四氢呋喃，加入二苯甲酮3.5g，加入单壁碳纳米管0.13g，搅拌反应100分钟。取出未反应的金属钠，加入苯乙烯/甲基苯乙烯(9∶1)，20℃反应100h、加入乙醇终止聚合，收集产物，真空干燥，得产物5.3克。纳米材料性能：拉伸强度53.2MPa MPa，拉伸模量3180MPa。
实施例2
取金属钾1.8g，金属钠1.2g，加入到100ml干燥的四氢呋喃/甲苯混合液中(V/V＝1∶1)，再加入二苯甲酮9.1g和多壁碳纳米管0.11g，搅拌30小时，加入苯乙烯30ml，在100℃反应10min，加入甲醇10ml和乙醇5ml终止反应、过滤，收集产物，真空干燥，得产物4.6克。纳米材料性能：拉伸强度53.2MPa，拉伸模量3510MPa。
实施例3
取金属钾1.3g，加入到100ml甲苯/四氢呋喃混合液中(V/V＝3∶1)，加入二苯甲酮1.2g，加入单壁碳纳米管0.1g，在25℃下搅拌120h，加入甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯30ml(8∶1∶1)，在50℃反应100h，加入丁醇10m终止反应、过滤，收集产物，真空干燥，得产物4.3克。纳米材料性能：拉伸强度62.2MPa，拉伸模量3310MPa，
实施例4.
取金属锂1.2g，加入到100ml干燥的四氢呋喃/甲苯混合液中(V/V＝3∶1)，再加入二苯甲酮18.2g和单壁碳纳米管0.1g，在-20℃下搅拌40小时，加入苯乙烯/丙烯腈30ml(9∶1)，在-20℃反应120h，加入甲醇10m终止反应、过滤，收集产物，真空干燥，得产物4.4克。纳米材料性能：拉伸强度54.2MPa，拉伸模量3510MPa。实施例3
实施例5
取金属钠1.2g，加入到100ml甲苯中，加热沸腾后用力振荡，使块状金属钠变成直径小于1mm的小粒子，冷却到室温，加入干燥的四氢呋喃，加入二苯甲酮4.0g，加入多壁碳纳米管0.13g。在100℃下搅拌10分钟。取出未反应的金属钠，加入甲基丙烯酸甲酯30ml，20℃反应1h、加入乙醇终止聚合，收集产物，真空干燥，得产物5.1克。纳米材料性能：拉伸强度48.4MPa MPa，拉伸模量3200MPa。

Claims (8)

1、一种碳纳米管/聚合物纳米复合材料制备的方法，其特征在于，金属与二苯甲酮在干燥的有机溶剂中反应，生成碳负离子活性种，这些活性种与碳纳米管相互作用后直接引发乙烯基单体聚合，用醇终止反应，产物收集，干燥，得到碳纳米管/聚合物纳米复合材料，所述的金属是钾、钠、锂中的一种或者几种，乙烯基单体是苯乙烯、甲基苯乙烯、丙稀腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或者它们的混合物。
2、根据权利要求1所述的碳纳米管/聚合物纳米复合材料制备的方法，其特征是，二苯甲酮有以下结构：
其中
Figure A2005101115000002C2
为苯环；C＝O为羰基。
3、根据权利要求1所述的碳纳米管/聚合物纳米复合材料制备的方法，其特征是，所述的金属与二苯甲酮，相互作用生成的碳负离子是二苯甲醇盐碳负离子，其中，二苯甲醇盐自由基有以下结构：
Figure A2005101115000002C3
其中
Figure A2005101115000002C4
为苯环；M为钠、钾、锂离子。
4、根据权利要求1所述的碳纳米管/聚合物纳米复合材料制备的方法，其特征是，金属与二苯甲酮相互作用生成碳负离子活性种，金属与二苯甲酮的摩尔比是2或者大于2，得到的活性种是二苯甲醇盐碳负离子。
5、根据权利要求4所述的碳纳米管/聚合物纳米复合材料制备的方法，其特征是，所述的碳负离子活性种与碳纳米管相互作用，然后引发乙烯基单体聚合，聚合时间为10分钟到120小时，温度在-20℃到100℃范围内。
6、根据权利要求1所述的碳纳米管/聚合物纳米复合材料制备的方法，所述的碳纳米管，是单壁或者多壁碳纳米管，它们是导体或者半导体。
7、根据权利要求1所述的碳纳米管/聚合物纳米复合材料制备的方法，其特征是，所述的有机溶剂，是四氢呋喃、甲苯，或者它们的混合物。
8、根据权利要求1所述的碳纳米管/聚合物纳米复合材料制备的方法，其特征是，所述的终止反应所用的醇，为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇，或者它们之间的混合物。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009003357A1 (fr) * 2007-07-03 2009-01-08 Zhengzhou University Procédé de décoration de nanotubes de carbone au moyen d'un cristal polymère
CN100453713C (zh) * 2007-02-09 2009-01-21 厦门大学 一种有机高分子纳米管的制备方法
CN101338073B (zh) * 2008-08-08 2011-06-22 哈尔滨工业大学 Pbo/单壁碳纳米管聚合物的制备方法
TWI455876B (zh) * 2012-05-18 2014-10-11 Chi Mei Corp 奈米金屬碳管複合材、奈米金屬碳管複合材製備方法及奈米碳管導電基板
CN109706733A (zh) * 2018-12-07 2019-05-03 深圳烯湾科技有限公司 纳米布料及其制备方法
CN115584044A (zh) * 2022-09-28 2023-01-10 青岛大学 一种复合离子选择性膜的制备方法以及复合离子选择性膜

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1232590C (zh) * 2003-12-04 2005-12-21 上海交通大学 聚（甲基）丙烯酸特丁酯接枝的碳纳米管及其制备方法
CN100386373C (zh) * 2004-12-10 2008-05-07 中国科学院长春应用化学研究所 碳纳米管与聚乙烯复合材料的原位聚合制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100453713C (zh) * 2007-02-09 2009-01-21 厦门大学 一种有机高分子纳米管的制备方法
WO2009003357A1 (fr) * 2007-07-03 2009-01-08 Zhengzhou University Procédé de décoration de nanotubes de carbone au moyen d'un cristal polymère
CN101338073B (zh) * 2008-08-08 2011-06-22 哈尔滨工业大学 Pbo/单壁碳纳米管聚合物的制备方法
TWI455876B (zh) * 2012-05-18 2014-10-11 Chi Mei Corp 奈米金屬碳管複合材、奈米金屬碳管複合材製備方法及奈米碳管導電基板
CN109706733A (zh) * 2018-12-07 2019-05-03 深圳烯湾科技有限公司 纳米布料及其制备方法
CN115584044A (zh) * 2022-09-28 2023-01-10 青岛大学 一种复合离子选择性膜的制备方法以及复合离子选择性膜
CN115584044B (zh) * 2022-09-28 2023-08-11 青岛大学 一种复合离子选择性膜的制备方法以及复合离子选择性膜

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