[发明专利]一种可温控分离的具有表面活性的纳米材料的制备方法

说明书

本发明一种可温控分离的具有表面活性的纳米材料的制备方法，将多壁碳纳米管羧基化、酰氯化和羟基化，然后在羟基化的碳纳米管表面固载引发剂2‑溴异丁酰溴，最后通过原子转移自由基聚合反应将适当数量的聚乙二醇甲基丙烯酸酯‑475接枝于碳纳米管表面，制备得到的表面接枝碳纳米管具有表面活性作用，可以实现疏水性离子液体1‑乙基‑3‑甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺和水在室温下的乳化，形成乳液，升高温度至80℃，可以使乳液自发分为两层，具有表面活性的纳米材料位于离子液体相，只需改变温度即可实现疏水性离子液体1‑乙基‑3‑甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺、水的分层和乳化，此过程是可逆的，便于分离出表面接枝碳纳米管，使表面接枝碳纳米管可以重复利用。

技术领域

本发明涉及具有表面活性的纳米材料的制备技术领域，具体涉及一种可温控分离的具有表面活性的纳米材料的制备方法。

背景技术

凡加入少量而能显著降低液体表面张力的物质，统称为表面活性剂。它们的表面活性是对某特定的液体而言的，在通常情况下则指水。表面活性剂一端是非极性的碳氢链（烃基），与水的亲和力极小，常称疏水基；另一端则是极性基团（如—OH、—COOH、—NH₂、—SO₃H等），与水有很大的亲和力，故称亲水基，总称“双亲分子”（亲油亲水分子）。为了达到稳定,表面活性剂溶于水时，可以采取两种方式：一、在液面形成单分子膜。将亲水基留在水中而将疏水基伸向空气，以减小排斥。而疏水基与水分子间的斥力相当于使表面的水分子受到一个向外的推力，抵消表面水分子原来受到的向内的拉力，亦即使水的表面张力降低。这就是表面活性剂的发泡、乳化和湿润作用的基本原理。在油-水系统中，表面活性剂分子会被吸附在油-水两相的界面上，而将极性基团插入水中，非极性部分则进入油中，在界面定向排列。这在油-水相之间产生拉力，使油-水的界面张力降低。这一性质对表面活性剂的广泛应用有重要的影响。二、形成“胶束”。胶束可为球形，也可是层状结构，都尽可能地将疏水基藏于胶束内部而将亲水基外露。如以球形表示极性基，以柱形表示疏水的非极性基，则单分子膜和胶束。如溶液中有不溶于水的油类，则可进入球形胶束中心和层状胶束的夹层内而溶解。这称为表面活性剂的增溶作用。表面活性剂可起洗涤、乳化、发泡、湿润、浸透和分散等多种作用，且表面活性剂用量少，操作方便、无毒无腐蚀，是较理想的化学用品因此在生产上和科学研究中都有重要的应用。在浓度相同时，表面活性剂中非极性成分大，其表面活性强。即在同系物中,碳原子数多的表面活性较大。但碳链太长时，则因在水中溶解度太低而无实用价值。

表面活性剂是一种重要的化工产品，广泛地应用于石油工业、化学工业、农业、纺织业及高分子工业等领域。同时，表面活性剂在使用结束后往往会随废水一起流入环境，对人体健康构成严重威胁，并且无法重复利用，浪费了资源。因此，制备易于分离的具有表面活性的纳米材料不仅可以保护环境，而且能够重复利用，节约资源。现有的表面活性剂很难进行分离，或者分离工艺复杂，处理效率低下，难以满足实际需要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可重复利用、易于分离的可温控分离的具有表面活性的纳米材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种可温控分离的具有表面活性的纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将多壁碳纳米管羧基化，得到羧基化的碳纳米管；

（2）将表面羧基化的碳纳米管酰氯化，得到酰氯化碳纳米管；

（3）将表面酰氯化的碳纳米管羟基化，得到羟基化碳纳米管；

（4）将引发剂2-溴异丁酰溴固载到表面羟基化的碳纳米管，得到固载引发剂的碳纳米管；

（5）将聚乙二醇甲基丙烯酸酯-475单体加入到反应体系中，与表面固载引发剂的碳纳米管接枝共聚反应，得到表面接枝了聚PEGMMA-475的表面接枝碳纳米管，所述表面接枝碳纳米管即为可温控分离的具有表面活性的纳米材料；所述表面接枝碳纳米管的结构式为：。