[发明专利]内亲水外亲油型核壳碳纳米管及其制备方法

摘要

本发明提供了一种内亲水外亲油型核壳碳纳米管及其制备方法。将碳纳米管处理后使其表面带上羟基或胺基，再处理得到特定引发基团；然后用原子转移自由基聚合反应引发(甲基)丙烯酸特丁酯单体聚合，再用原子转移自由基聚合反应继续引发含双键亲油性单体聚合，得到两嵌段高分子接枝的碳纳米管；然后对内层聚(甲基)丙烯酸特丁酯水解处理，使之具有亲水性，则得到内亲水外亲油型核壳碳纳米管。所得产品在溶剂中或溶剂界面表现出独特的两亲性质，可以作为特殊功能的纳米器件，也可以作为不同系统间物质传递与转移的载体，从而在纳米科学、材料科学和生物医学诸方面具有广泛的用途。

主权项

1.内亲水外亲油型核壳碳纳米管的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：步骤(a)：1重量份干燥的碳纳米管原料和0.1～100重量份强氧化性酸，用0.01～100kHz超声波处理0.1～100hr后加热到20～200℃，反应0.5～100hr，用滤膜抽滤，反复洗涤多次至中性，0～180℃真空干燥10～30hr后得到酸化的碳纳米管；步骤(b)：加入步骤(a)所得酸化碳纳米管1重量份和酰化剂1～100重量份，用0.01～100kHz超声波处理10～1000min后，加热到20～200℃，搅拌并回流下反应0.5～100hr，抽滤并反复洗涤除去酰化剂，得到酰化的碳纳米管；步骤(c)：加入步骤(b)所得酰化碳纳米管1重量份和多元醇或多元胺1～50重量份，密封，反复抽充氮气三次，用0.01～100kHz超声波处理10～1000min后，在20～200℃下反应1～20hr，抽滤，反复洗涤后，0～180℃真空干燥，得到表面带有羟基或胺基的碳纳米管；步骤(d)：加入步骤(c)所得表面带有羟基或胺基的碳纳米管1重量份和α-卤代酰卤1～50重量份，密封，反复抽充氮气三次，用0.01～100kHz超声波处理10～1000min后，在20～200℃下反应1～20hr，抽滤，洗涤后，0～180℃真空干燥，得到表面带有引发基团的碳纳米管；步骤(e)：加入0.01～1重量份催化剂、0.01～5重量份配体，再加入步骤(d)所得的表面带有引发基团的碳纳米管1重量份，溶剂0～50重量份，密封后充Ar或N₂ 1～100min，加入(甲基)丙烯酸特丁酯单体0.01～80重量份，继续充氮气或氩气1～100min，在0～150℃下反应0.01～1000hr，粘度有明显增加后，停止反应，沉淀，将所得沉淀重溶，抽滤，洗涤，0～180℃真空干燥，得到聚合度5～5000的聚(甲基)丙烯酸特丁酯接枝的碳纳米管；步骤(f)：加入0.01～1重量份催化剂、0.01～5重量份配体，再加入步骤(e)得到的聚(甲基)丙烯酸特丁酯接枝的碳纳米管1重量份，溶剂0～50重量份，密封后充Ar或N₂ 1～100min，加入含双键亲油性单体0.01～80重量份，继续充氮气或氩气1～100min，在0～150℃下反应0.01～1000hr，粘度有明显增加后，停止反应，沉淀，重溶，抽滤，洗涤，0～180℃真空干燥，得到两嵌段高分子接枝的碳纳米管，其中第二段聚合物的聚合度为5～5000；步骤(g)：加入步骤(f)所得两嵌段高分子接枝的碳纳米管1重量份，溶剂0.01～100重量份，催化剂0.01～100重量份，密闭后在0～100℃下反应0.01～1000hr，将溶剂以及催化剂除去，得到内亲水外亲油型核壳碳纳米管；其中所得接枝在碳纳米管表面的聚合物链结构如下：m，n为重复单元数，取值范围均为5～5000。