[发明专利]一种阴离子聚合物改性多壁碳纳米管的制备方法

摘要

本发明公开了一种阴离子聚合物改性多壁碳纳米管，其制备方法包括以下步骤：（1）酸化多壁碳纳米管的制备；（2）MWNTs‑APTES的制备；（3）大分子引发剂的制备；（4）阴离子聚合物/多壁碳纳米管复合物的制备：通过改变单体与引发剂比例得到两种复合物MWNTs‑g‑SPMA‑1与MWNTs‑g‑SPMA‑2。两种复合物均能在高浓度氯化钠盐水及API盐水中稳定分散。其中MWNTs‑g‑SPMA‑2能在饱和盐水中稳定分散长达60天，并且能在高温（170℃）及饱和盐水中稳定分散24 h。另外，MWNTs‑g‑SPMA‑2可在弱碱性（pH=7~11）环境中良好分散。

主权项

1.一种阴离子聚合物改性多壁碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：（1）酸化多壁碳纳米管(MWNTs‑COOH)的制备将1 g 多壁碳纳米管分散在100 mL的浓度为3 mol/L 硝酸与硫酸(体积比1/3)的混合溶液中，超声1 h，将上述溶液在100 ℃下回流反应12 h，产物采用去离子水稀释，通过孔径为0.45 μm的滤膜，反复洗涤至滤液呈中性(pH=7)，最后置于真空干燥箱中在60 ℃下干燥24 h，得到酸化的多壁碳纳米管（MWNTs‑COOH）；（2）APTES包覆多壁碳纳米管的制备将100 mg MWNTs‑COOH在50 mL甲苯中超声分散30 min，随后向溶液中滴加620 mg 3‑氨丙基三乙氧基硅烷（APTES），在30 ℃下反应3 h，然后升温至100 ℃反应3 h，全程通氮气保护，反应结束后，采用甲苯清洗产物3次，除去未反应的APTES，在60 ℃真空干燥箱中干燥24 h，得到硅烷偶联剂APTES包覆的多壁碳纳米管（MWNTs‑APTES）；（3）大分子引发剂的制备取800 mg MWNTs‑APTES分散在100 mL干燥的四氢呋喃（THF）中，超声10min，加入0.05 mol三乙胺（TEA），将上述溶液采用冰浴冷却至0 ℃后，向溶液中缓慢滴加0.08 mol 2‑溴异丁酰溴（BIBB），室温下反应12 h，反应结束后，将产物用二氯甲烷清洗，除去副产物，并在60 ℃真空烘箱中干燥24 h，得到大分子引发剂MWNTs‑APTES‑Br；（4）多壁碳纳米管表面接枝阴离子聚合物将200 mg 引发剂MWNTs‑APTES‑Br分散在15 mL水与10 mL 二甲亚砜DMSO混合溶剂中（体积比为3:2），超声10 min，将溶液冷冻抽真空通氩气循环三次，以排出溶液中的空气，最后反应过程中持续通入氩气，加入0.06 mol的单体3‑磺酸丙基甲基丙烯酸钾盐(SPMA)与0.6 mmol的配体五甲基二乙烯三胺（PMDETA），最后加入0.3 mmol纯化后的催化剂溴化亚铜（Cu(Ⅰ)Br）引发聚合, 在60 ℃下反应20 h，结束后，将产物装入透析袋中并除去未聚合的单体及催化剂，透析10天后将透析好的溶液冷冻干燥，得到改性多壁碳纳米管复合材料MWNTs‑g‑SPMA。