[发明专利]包含由取代的吡咯环组成的重复单元的聚合物及将该聚合物与碳同素异形体结合获得的产物

说明书

本发明涉及包含由取代的吡咯环组成的重复单元的聚合物。具体地，所述重复单元由能够与诸如碳纳米管、石墨烯或纳米石墨的碳同素异形体相互作用，以便主要通过增加同素异形体在液体介质和聚合物基质中的分散性和稳定性来改善其化学‑物理特性的含有极性基团的取代的吡咯组成。本发明还涉及这些聚合物与碳同素异形体加成的产物以便获得可容易分散的大分子。

描述

本发明涉及包含由取代的吡咯环组成的重复单元的聚合物。本发明还涉及通过将所述聚合物与碳同素异形体结合获得的产物。

具体地，本发明涉及包含由取代的吡咯组成的重复单元的聚合物，所述重复单元由能够与诸如碳纳米管、石墨烯或纳米石墨的碳同素异形体相互作用为了主要通过增加该同素异形体在液体介质和聚合物基质中的分散性和稳定性来改善其化学-物理特性的含有极性基团的取代的吡咯组成。

目前聚合物领域中最关注的研究主题之一涉及由可再生资源制备新颖的大分子结构。该行动的合格目标包括：使用对食物链没有影响的原料；从能源角度以及因为不涉及溶剂并且不产生化学废弃物，所以采用具有低环境影响的合成过程；以及产生使用后不造成处理问题的聚合物。在来自可再生资源的原料中，甘油为特别受关注的，因为其对食物链无影响，其为无毒的、生物可降解的以及容易以低成本获得的。实际上，甘油为生物柴油合成的主要副产物。在2011年，65％的甘油通过该手段获得，市场上可获得的总量总计为大约120万吨。甘油被认为是替代C₃平台至来源于油的平台的发展的主要″构建模块″。然而，甘油并不常用于聚合物的制备，因为它具有一些缺点：它为高粘性的并且非常亲水，以及它含有相似反应性的三个羟基，这使得线性聚合物链的合成很难。

碳同素异形体，如碳纳米管、石墨烯和纳米石墨，具有特殊的机械性能以及导电性和导热性。具体地，它们能够传导电子而不会以热的形式耗散能量。它们也具有纳米量级尺度：在石墨烯的情况下，为一个尺度；在纳米管的情况下，为两个尺度。这确保它们具有大的表面积以及随之发生的能够在具有含有它们的基质的界面建立大面积，因此相当影响其性质。由于碳同素异形体，如碳纳米管、石墨烯和纳米石墨的性质，它们既用于聚合物、塑料和弹性体基质，也用于涂料中。在聚合物基质的情况下，可以借助于传统的混合技术将它们在所述基质中直接掺合以形成终产物，或者可以通常以比终产物中所用的那些浓度高的浓度将它们包含在预分散产物中。含碳同素异形体，如碳纳米管、石墨烯和纳米石墨的聚合物基质也具有显著的阻燃效果。类似地，就液体介质中的分散体而言，碳同素异形体，如碳纳米管、石墨烯和纳米石墨可以为用于例如涂料制备的最终制剂的一部分，或者它们可以被包含在用于各种制剂制备的″母液″中。

在含有碳同素异形体的聚合物复合材料的情况下，正在做出努力以获得同素异形体的最佳分布和分散，并且最重要的是以确保同素异形体与在材料的使用条件下保持稳定的基质的最佳相互作用。就液体介质中的分散体而言，主要目标为使分散稳定。避免同素异形体的任何分离是重要的。实际上，在含有碳同素异形体的聚合物复合材料的情况下遇到的主要问题为同素异形体与聚合物基质的相互作用不充分。这导致同素异形体的性质至复合材料的转移不充分，从而导致涉及的同素异形体分散不稳定，这易于形成团块，对最终材料的性质具有相当大的负面影响。液体介质中的碳同素异形体分散体的情况下遇到的最大问题在于以下事实：这些分散体的稳定性不足以用于工业，这是因为碳同素异形体易于沉积。