[发明专利]一种聚合物修饰的碳纳米管及其制备方法

说明书

本发明公开一种聚合物修饰的碳纳米管及其制备方法，所述碳纳米管的制备方法包括如下步骤：(1)在非质子性有机溶剂中，羟基化碳纳米管与碱金属化合物或碱金属络合物反应获得碳纳米管醇盐；(2)碳纳米管醇盐引发含乙烯基单体聚合，得到乙烯基聚合物修饰的碳纳米管。本发明具有制备简单、反应温和、操作安全等优点。

技术领域

本发明涉及有机高分子化合物领域，特别涉及一种含吸电子基团乙烯基聚合物修饰的碳纳米管及其制备方法。

背景技术

碳纳米管(简称碳管)属于准一维纳米功能材料，在生物、涂料、导电等领域有着广泛应用，当与聚合物配合使用时往往能发挥事半功倍的效果。因此在碳管上进行聚合物接枝改性长期以来一直受到大量关注。

目前，对碳纳米管接枝改性的常见方法主要包括：

(1)辐射接枝，如Chen S.,Wu G.,Liu Y.等人在《Macromolecules》(2006,39,330-334)中公开了用辐射法在碳管表面原位生成羟基，再随即利用辐射引发丙烯酸的自由基聚合，但该方法耗时长、能耗大，且伴随了接触辐射的风险；

(2)引发接枝，利用具有官能团的碳纳米管直接引发接枝反应，根据聚合手法的不同，可以分为分步聚合和直接聚合。如Yuan W.,Jiang G.,Che J.等人在《Journal ofPhysical Chemistry C》(2008，112,18754-18759)中公开的分步聚合方法为：向氨基化的碳管反复依次加入丙烯酸甲酯和小分子二胺，利用Michael加成和酰胺化反应在碳管表面接枝(超支化)树状大分子聚合物，但这种方法同样耗时很长；直接聚合是利用官能团化的碳管引发聚合，常见的方法有自由基聚合(Qin S.,Qin D.,Ford W.,et al.,Macromolecules，2004，37，9963-9967)、ATRP(张超，郭述忠，汪伟志等，化学学报，2009，67(9)，1001-1007)和RAFT(Hong C.,You Y.,Pan C.,Chemistry of Materials，2005，17，2247-2254)等，这几种方法通常也需要对碳管做进一步修饰，反应复杂；此外，自由基聚合法反应时间较长(通常需数十小时至数日)，而ATRP法中使用的重金属催化剂易残留、RAFT法则易导致有气味的硫醇残留，均不利于修饰碳管的进一步使用。Zhang T.,Hu F.,ZhangG.等人在《Fiber and Polymers》(2017，18(10)，1865-1873)中公开了先将碳纳米管修饰成乙烯基官能化，再参与交联反应成为聚合物的物理交联点的方法，但这种方法步骤较多，反应更为复杂。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种结构简单、稳定性好的新型聚合物修饰的碳纳米管。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种聚合物修饰的碳纳米管，所述碳纳米管的结构由下式(I)表示：

其中：

R₁、R₂、R₃独立地选自氢、C₁-C₄烷基、卤素、C₁-C₄全氟烷基、取代苯基、取代咪唑基或氰基；所述卤素选自氟、氯、溴或碘；所述苯基、咪唑基上的取代基为氢、C₁-C₄烷基或卤素；所述卤素选自氟、氯、溴或碘；

Q选自下述结构式Q-1或Q-2：

—O—R₄

Q-1 Q-2