[发明专利]一种碳纳米管分散方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管分散方法，更具体的说，涉及一种离子液体基聚合物作为分散剂的碳纳米管分散方法。

背景技术

碳纳米管自发现以来，引起了学术界和产业界的极大兴趣。碳纳米管具有高比表面积和高的长径比，优良的力学、电学和热学性能，被认为是聚合物材料的理想填充物，可增强聚合物、改善聚合物导电导热性能等。实现上述目标，碳纳米管的分散是非常重要的环节。碳纳米管间强烈的相互作用以及相互缠绕使碳纳米管很难均匀分散。碳纳米管通常采用超声分散的方法来分散，采用的分散剂主要是表面活性剂，如十二烷基苯磺酸钠。但是这类分散剂的稳定性较差，长期保存会发生碳纳米管沉淀现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种稳定性好、分散均匀、可长期保存碳纳米管的分散方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种碳纳米管分散方法，采用离子液体基聚合物为分散剂，将碳纳米管与离子液体基聚合物按质量比1:1-1:100混合，经研磨后加入有机溶剂超声分散、离心分离，得到均匀的碳纳米管分散液。

本发明进一步限定的技术方案是：包含步骤：

Ⅰ、合成可聚合的离子液体单体；

Ⅱ、通过自由基聚合反应将可聚合的离子液体单体聚合成带有咪唑基团的离子液体基聚合物；

Ⅲ、将离子液体基聚合物溶于有机溶剂中制成离子液体基聚合物溶液，并以此作为分散剂与碳纳米管混合，机械研磨将离子液体基聚合物溶液均匀包覆在碳纳米管表面呈凝胶状物；

Ⅳ、在凝胶状物中加入有机溶剂，并超声分散后离心分离，得到均匀的碳纳米管分散液。

进一步的：步骤Ⅰ中所述可聚合的离子液体单体的通式为A⁺B^-型，至少包括：

；

其中，A⁺为带有咪唑基团的阳离子，其中R₁-R₄为各自独立的烷基；B^-至少为Cl，Br，I，四氟硼酸（BF₄），六氟磷酸（PF₆），双三氟甲磺酰亚胺（Tf₂N），三氟甲磺酸（CF₃SO₃）或双氰胺（dca）的阴离子。

进一步的：步骤Ⅱ中所述离子液体基聚合物至少包括：

；

其中，A⁺为带有咪唑基团的阳离子，其中R₁-R₅为各自独立的烷基，R₆为聚合物；B^-至少为Cl，Br，I，四氟硼酸（BF₄），六氟磷酸（PF₆），双三氟甲磺酰亚胺（Tf₂N），三氟甲磺酸（CF₃SO₃）或双氰胺（dca）的阴离子。

进一步的：步骤Ⅲ中所述碳纳米管为单臂碳纳米管，碳纳米管的浓度小于0.02mg/ml。

进一步的：步骤Ⅲ中机械研磨的时间介于10～60分钟。

进一步的：步骤Ⅳ中超声分散的时间介于2～8小时。

进一步的：步骤Ⅲ和步骤Ⅳ中所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；N,N-二甲基甲酰胺；N,N-二甲基乙酰胺；二氯甲烷；氯仿或丙酮。

本发明的有益效果是：本发明的碳纳米管分散方法采用离子液体基聚合物作为分散剂，一方面，离子液体通过阳离子-л相互作用和л-л相互作用与碳纳米管表面的电子产生强相互作用，另一方面，聚合物起到类似于表面活性剂的作用，两者协同作用，使离子液体聚合物均匀包覆于碳纳米管表面，从而实现碳纳米管均匀的分散，稳定性好，可长期保存；由于分散过程不引入其他表面活性剂等化学成分，得到的离子液体基聚合物包覆碳纳米管复合材料可用于纳米传感器、储能器件、催化、分离等领域。

附图说明

图1为本发明的碳纳米管分散方法流程图；

图2为透射电子显微镜观察到碳纳米管的分散图；

图3为透射电子显微镜观察到碳纳米管表面均匀包覆一层聚合物。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种碳纳米管分散方法，流程图如图1所示，包含如下步骤：

Ⅰ、合成可聚合的离子液体单体；

Ⅱ、通过自由基聚合反应将可聚合的离子液体单体聚合成带有咪唑基团的离子液体基聚合物；