[发明专利]一种用于碳纳米管分散的间苯乙炔基高分子聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于碳纳米管分散的间苯乙炔基高分子聚合物及其制备方法，其结构通式为其中，n为大于零的自然数，R为碳数大于3的烷基。该聚合物对直径12～15nm，长度3～12μm的多壁碳纳米管具有良好的分散性，对此尺寸的碳纳米管的分散度介于1～6％范围。

技术领域

本发明涉及一种用于碳纳米管分散的间苯乙炔基高分子聚合物及其制备方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

碳纳米管是一种以六边形结构为主要连接基团的纳米材料，具有优异的力学、电学和化学性能。碳纳米管有单壁的和多壁的，碳纳米管尺寸范围分布比较大，常见的直径在2～100nm，长度在10～200μm。由于管壁之间存在较强的范德华力，碳纳米管常呈团聚、缠绕或打结状态，限制了其力学等性能的发挥，也制约了碳纳米管的工业使用。

郑伟玲关于《聚苯乙炔包覆多壁碳纳米管的制备及其分散性》的研究，用苯乙炔合成聚苯乙炔(PPA)，对多壁碳纳米管进行纯化、氧化，然后将多壁碳纳米管与PPA一起在甲苯中超声分散。结果显示氧化多壁碳纳米管已被PPA包覆且能够稳定分散于甲苯溶液中，一个多月不沉降。分别采用傅立叶变换红外(FTIR)光谱、酸碱滴定、拉曼光谱分析氧化后多壁碳纳米管的结构变化。利用高分辨透射电镜(HRTEM)分别观察纯化、氧化、PPA包覆多壁碳纳米管的分散情况。

孙晓妍等关于《碳纳米管的分散性研究》指出：碳纳米管具有独特的结构和优异的物理化学性能，但碳管间易相互缠绕而发生团聚。碳纳米管在基体中的分散性对其发挥功能性有重要影响。目前碳纳米管的分散方法主要包括机械分散法、超声处理法、表面修饰法、氮掺杂、超临界流体膨胀法、接枝法、电场诱导法等。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的提供一种用于碳纳米管分散的间苯乙炔基高分子聚合物及其制备方法，该聚合物对直径12～15nm，长度3～12μm的多壁碳纳米管具有良好的分散性，对此尺寸的碳纳米管的分散度介于1～6％范围。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

本发明一方面提供了一种间苯乙炔基高分子聚合物，其结构通式如下：

其中，n为大于零的自然数，R为碳数大于3的烷基。

本发明另一方面提供了一种上述间苯乙炔基高分子聚合物的制备方法，将端炔与双卤代双酚醚进行Sonogashira反应，即可获得间苯乙炔基高分子聚合物；

端炔的结构式为：

双卤代双酚醚的结构式为：

反应过程如下：

其中，X为氟、氯、溴或碘，R为碳数大于3的烷基，n为大于零的自然数。

本发明第三方面提供了一种上述间苯乙炔基高分子聚合物在分散碳纳米管中的应用。

本发明第四方面提供了一种碳纳米管分散体系，所述分散体系中的功能物质为上述的间苯乙炔基高分子聚合物。

本发明第五方面提供了一种上述间苯乙炔基高分子聚合物在制备碳纳米管复合材料中的应用。

本发明的有益效果为：

(1)本发明所提供的间苯乙炔基高分子聚合物与碳纳米管之间发生主链吸附，侧链缠绕作用，通过π-π作用，在不破坏碳纳米管的前提下，实现对碳纳米管的分散，根据聚合物结构和碳纳米管尺寸的不同，分散度介于1～6％之间。