[发明专利]高分子聚合物/碳纳米管复合物的原位超组装制备方法

说明书

本发明提供了一种高分子聚合物/碳纳米管复合物的原位超组装制备方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤一，将5,5',6,6'‑四羟基‑3,3,3',3'‑四烷基‑1,1'‑螺双茚和2,3,5,6‑四氟对苯二甲腈加入反应瓶中，然后加入有机溶剂、有机碱或无机碱以及多壁碳纳米管，得到混合溶液；步骤二，将混合溶液在预定温度下反应预定时间，冷却后得到反应液；步骤三，将反应液依次进行过滤、水洗、过滤、烘干，得到高分子聚合物/碳纳米管复合物粗品。该方法可同时实现碳纳米管的分散及碳纳米管超组装复合物的制备，并且该方法还具有步骤少、操作简单、产物易分离纯化的优点。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种高分子聚合物/碳纳米管复合物的原位超组装制备方法。

背景技术

碳纳米管是一种具有六边形结构的一维线性纳米材料，由六边形网络中的sp²碳键合单元所构成，分为单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs)。SWCNT是将一片石墨烯卷成圆柱状，并由半球形端部覆盖而成，这是生长过程中纳米管壁六边形碳网中夹杂五边形碳的结果。SWCNTs的直径通常在0.4～3nm之间，长度为微米级。MWCNT是由多层石墨烯片卷曲形成的同心圆柱体，直径通常在2-25nm之间，层间距约为0.34nm。碳纳米管具有优异的力学性能。但由于碳纳米管之间存在较强的范德华力，导致单壁或多壁碳纳米管容易发生团聚、缠绕或打结，无法均匀分散，从而制约了碳纳米管的使用。

碳纳米管复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的辅料与碳纳米管组分优化组合而成的新材料。通常由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分构成，各组分之间具有配比可调性。所得碳纳米管复合材料不仅可保持各组分材料的性能优点，而且通过各组分性能的互补，甚至可获得单一组成材料所不能达到的综合性能。

复合材料对现代科学技术的发展至关重要，没有复合材料的帮助，现代高科技的发展速度可能要减缓甚至停滞。复合材料的研究及应用的深广度，已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要指标之一。因此，创新和发展碳纳米管复合材料的制备方法，具有重要的理论意义和实践意义。

发明内容

本发明是为了克服现有碳纳米管易团聚难分散的技术缺陷，目的在于提供一种高分子聚合物/碳纳米管复合物的原位超组装制备方法。

本发明提供了一种高分子聚合物/碳纳米管复合物的原位超组装制备方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤一，将5,5',6,6'-四羟基-3,3,3',3'-四烷基-1,1'-螺双茚和2,3,5,6-四氟对苯二甲腈加入反应瓶中，然后加入有机溶剂、有机碱或无机碱以及多壁碳纳米管，得到混合溶液；步骤二，将混合溶液在预定温度下反应预定时间，冷却后得到反应液；步骤三，将反应液依次进行过滤、水洗、过滤、烘干，得到高分子聚合物/碳纳米管复合物粗品。

在本发明提供的高分子聚合物/碳纳米管复合物的原位超组装制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，高分子聚合物/碳纳米管复合物粗品包括高分子聚合物，该高分子聚合物的结构通式为

R为甲基、乙基、正丙基以及正丁基中的任意一种。

在本发明提供的高分子聚合物/碳纳米管复合物的原位超组装制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，有机溶剂为1,4-二氧六环、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。

在本发明提供的高分子聚合物/碳纳米管复合物的原位超组装制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，有机碱或无机碱为哌啶、叔丁醇钾、三乙烯二胺、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、碳酸钾中的一种或多种。