[发明专利]基于咔唑基共轭聚合物的碳纳米管分散剂及分散方法

说明书

本发明公开了一种基于咔唑基共轭聚合物的碳纳米管分散剂及分散方法。所述咔唑基共轭聚合物具有下式所示结构：其中R为C3～C25的烷基，n为7～70，其数均分子量为5×10³g/mol～5×10⁴g/mol。本发明采用咔唑基共轭聚合物作为碳纳米管分散剂，能够在有机相中高效快速地单分散碳纳米管(特别是双壁碳纳米管)，并且所述咔唑基共轭聚合物的导电性比表面活性剂好，在碳纳米管表面的紧密包裹程度远远低于表面活性剂，这不仅会较少影响双壁碳纳米管的导电性能，还使得双壁碳纳米管的表面能够更多地暴露出来，充分发挥其优异地导电性能，同时所述咔唑基共轭聚合物与碳纳米管的结合主要是通过π‑π相互作用实现的，这种非共价作用不会对碳纳米管表面造成损伤。

技术领域

本发明涉及一种双壁碳纳米管的分散方法，具体涉及一种基于咔唑基共轭聚合物的碳纳米管分散剂及碳纳米管单分散方法，属于纳米材料技术领域。

背景技术

双壁碳纳米管(DWCNTs)具有优异的导电性能，在透明导电薄膜和场效应晶体管等领域中具有潜在应用价值。但是，目前的生长方法得到的双壁碳纳米管粉末均为团聚体。要充分发挥双壁碳纳米管的导电性能，就要获得能够大面积均匀成膜的稳定单分散液。因此，寻找高效的分散剂至关重要。

现有技术中，双壁碳纳米管分散剂主要有表面活性剂、醇类分子和生物分子等三类。其中表面活性剂是最常用的分散剂。典型的表面活性剂有SDS(十二烷基磺酸钠)、SC(胆酸钠)和DOC(脱氧胆酸钠)等。表面活性剂为双亲分子，其疏水端紧密地排列在碳纳米管表面，亲水端使得碳纳米管能够稳定地分散在水溶液中。但是，此类分散剂在碳纳米管表面会形成紧密堆积的结构，加上表面活性剂自身的绝缘性质，会严重阻碍双壁碳纳米管之间的电子传输。同时，以表面活性剂作为分散剂需要长达数小时的超声时间和离心时间，这不利于高效率的工业生产。典型的醇类分子分散剂有EG(乙二醇)和PVA(聚乙烯醇)等。双壁碳纳米管被醇类分子分散剂分散后，其表面结构和结晶度均有轻微变化，即醇类分子对双壁碳纳米管有一定程度的破坏。而典型的生物分子分散剂有DNA和有机物等，这类分散剂分子获取途径困难且价格昂贵，其在体外环境下易失活，对分散体系的要求很高。此外，前述的三类分散剂均为水溶性物质，但水的表面张力较大，挥发性较差，这使得形成的双壁碳纳米管水相分散液难以在各类电子器件中应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于咔唑基共轭聚合物的碳纳米管分散剂及其应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一类咔唑基共轭聚合物在分散碳纳米管中的用途。

本发明实施例提供了咔唑基共轭聚合物作为碳纳米管分散剂的应用，所述的应用包括以咔唑基共轭聚合物在有机相中高效快速地单分散碳纳米管。

本发明实施例还提供了碳纳米管分散剂，其包含咔唑基共轭聚合物。

本发明实施例还提供了一种高效单分散碳纳米管的方法，其包括：将碳纳米管、咔唑基共轭聚合物及有机溶剂混合，形成碳纳米管的单分散液。

本发明实施例还提供了一种组合物，其包含碳纳米管和咔唑基共轭聚合物。

进一步的，所述的组合物还包括有机溶剂，所述碳纳米管于有机溶剂中呈单分散的状态。

进一步的，所述咔唑基共轭聚合物结合于碳纳米管表面而形成复合物。

更进一步的，所述咔唑基共轭聚合物与碳纳米管的结合主要是通过π-π相互作用实现。

本发明实施例还提供了由所述的组合物形成的膜。

本发明实施例还提供了所述的组合物于制备电子器件或光电器件中的用途。

前述咔唑基共轭聚合物具有下式所示结构：