[发明专利]一种两亲性嵌段共聚物修饰的碳纳米管的制备方法

摘要

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种两亲性嵌段共聚物修饰的碳纳米管的制备方法。具体步骤为；利用羟基化碳纳米管和带双键的酰氯、酸酐、羧酸或酰胺中任一种，将双键引入到碳纳米管表面；利用单羟基封端水溶性聚醚与α－卤代酰卤，合成端基带有原子转移自由基聚合引发基团的水溶性聚合物大分子引发剂，并进而引发亲油性单体进行ATRP反应，得到的两亲性嵌段共聚物的一端为卤素原子；将端基为卤素原子的两亲性嵌段共聚物和表面带双键的碳纳米管进行反应，从而将聚合物接枝到碳纳米管的表面。本发明利用原子转移加成法对碳纳米管进行高分子接枝，避免了酸处理对碳纳米管管壁造成的破坏以及对碳纳米管进行切割，因而可以得到水溶性的全碳纳米管。

主权项

1.一种两亲性嵌段共聚物修饰的碳纳米管的制备方法，其特征在于具体步骤如下：(1)将羟基化碳纳米管、带双键的酰氯、酸酐、羧酸或酰胺中任一种、溶剂加入到烧瓶中，在催化剂作用下，在0-60℃温度下超声振荡0.5-4小时；接着将所得反应物在0-120℃温度下搅拌冷凝回流反应1-24小时；然后用乙醇将反应液稀释2-5倍，过滤、洗涤、真空干燥；羟基化碳纳米管与带双键的酰氯、酸酐、羧酸或酰胺中任一种的质量比为1∶1～1∶100；(2)将单羟基封端的水溶性聚醚、α-卤代酰卤溶于装有氯仿的三颈瓶中，在氮气气氛下，在0～200℃温度下反应1～24小时，所得产物用无水乙醚沉淀，用乙醇溶解，过滤，真空干燥，得到带有原子转移自由基聚合引发基团α-卤代酰基的水溶性聚合物大分子引发剂；其中，单羟基封端的水溶性聚醚与α-卤代酰卤的摩尔比为1∶1～1∶50；(3)将原子转移自由基反应的催化剂与配位剂置于反应瓶中，密封后抽真空，在氮气气氛下，注入亲油性单体，常温下搅拌0～5小时；然后升温至0～180℃，注入步骤(2)所得的水溶性聚合物大分子引发剂，反应4～48小时后，洗涤，过滤，真空干燥，即得到一端有卤素封端的两亲性的嵌段聚合物；原子转移自由基反应的催化剂与配位剂的摩尔比为1∶1～1∶3，水溶性聚合物大分子引发剂加入量与催化剂的摩尔比为0.8∶1-1∶0.8，亲油性单体与催化剂的摩尔比为50∶1～100∶1；(4)将步骤(1)所得的表面带双键的碳纳米管、步骤(3)所得的一端为卤素原子的两亲性嵌段共聚物溶于高沸点溶剂中，加入原子转移自由基反应的催化剂与配位剂，密封后抽真空，在氮气气氛下，在0～120℃温度下搅拌0～48h，冷却至室温，混合物用上述高沸点溶剂稀释2～10倍，超声波振荡1～6h，经0.2～0.8μm孔径的聚偏氟乙烯膜过滤，洗涤，直至滤液滴加到甲醇中不会产生白色絮状沉淀为止，真空干燥，即得聚合物修饰的碳纳米管；表面带双键的碳纳米管与一端为卤素原子的两性嵌段共聚物质量比为1∶1～1∶200，原子转移自由基反应的催化剂与配位剂的摩尔比为1∶1～1∶3，高沸点溶剂以使共聚物溶解即可，一端为卤素原子的两性嵌段共聚物加入量与催化剂的摩尔比为0.8∶1～1∶0.8。