專利名稱：一種改性碳納米管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，特別涉及一種改性碳納米管。
背景技術(shù)：
碳納米管被認(rèn)為是復(fù)合材料的理想增強(qiáng)體，可以提高復(fù)合材料的韌性，強(qiáng)度以及導(dǎo)電性等，具有重大的研究?jī)r(jià)值。但是，由于碳納米管的比表面積和表面能比較大，使得碳納米管很容易團(tuán)聚，影響了碳納米管在基體中的分散。而且碳納米管表面光滑，呈非極性，不溶于一般的有機(jī)溶劑，與所有的聚合物都不相容，使得復(fù)合材料的界面作用不強(qiáng)。為了提高碳納米管在聚合物中的分散及增強(qiáng)碳納米管與聚合物基體的界面結(jié)合力，必須對(duì)碳納米管進(jìn)行表面處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種改性碳納米管，解決了現(xiàn)有技術(shù)中碳納米管在聚合物中的分散及碳納米管與聚合物基體的界面結(jié)合力問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的改性碳納米管，含有以下物質(zhì)多壁碳納米管，乙二胺，氯化亞砜，濃硝酸，濃硫酸，四氫呋喃，蒸餾水，無(wú)水乙醇。本發(fā)明的有益效果是(1)本發(fā)明獲得了一種改性碳納米管，解決了碳納米管在聚合物中的分散問(wèn)題。(2)本發(fā)明獲得了一種改性碳納米管，解決了碳納米管與聚合物基體的界面結(jié)合力問(wèn)題。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明改性碳納米管的生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明經(jīng)過(guò)廣泛而深入的研究，通過(guò)采用混合酸切割多壁碳納米管，使其帶上-COOH及-OH基團(tuán)，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行接枝乙二胺改性，從而完成本發(fā)明。圖1為本發(fā)明改性碳納米管的生產(chǎn)工藝流程圖，步驟10混酸(濃硫酸濃硝酸=3 I)對(duì)多壁碳納米管進(jìn)行酸切割；步驟20酸切割碳納米管與氯化亞砜反應(yīng)，使碳納米管表面的羧基轉(zhuǎn)化為酰氯；步驟30取定量的乙二胺與碳管，2 I的比例，對(duì)碳管進(jìn)行接枝反應(yīng)；步驟40接枝反應(yīng)后，獲得改性碳納米管。多壁碳納米管
碳納米管的獨(dú)特結(jié)構(gòu)決定了它具有許多特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)。組成碳納米管的C = C共價(jià)鍵是自然界最穩(wěn)定的化學(xué)鍵，所以使得碳納米管具有非常優(yōu)異的力學(xué)性能。碳納米管的機(jī)械性能及其小的直徑和大的長(zhǎng)徑比將會(huì)給碳納米管復(fù)合材料帶來(lái)更好的增強(qiáng)效
果O本發(fā)明使用的多壁碳納米管，采用了 CVD法生產(chǎn)。優(yōu)選地，所述的多壁碳納米管平均直徑小于8nm，長(zhǎng)度10 30m，純度大于95%(通過(guò)稀硝酸純化)。乙二胺

1，2_ 二氨基乙烷。分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式SH2NCH2CH2NH2。無(wú)色透明的粘稠液體，有氨的氣味。溶于水和乙醇，微溶于乙醚。乙二胺為強(qiáng)堿，遇酸易成鹽；溶于水時(shí)生成水合物；能吸收空氣中的潮氣和二氧化碳生成不揮發(fā)的碳酸鹽。乙二胺可與許多無(wú)機(jī)鹽形成絡(luò)合物。優(yōu)選地，所述的乙二胺通過(guò)二氯乙烷法制備，反應(yīng)方程式為C1CH2CH2C1+2NH40H — HCl · H2NCH2CH2NH2 · HC1+2H20 [2Na0H] — NH2CH2CH2NH2+2Nacl其他組分氯化亞砜，濃硝酸，濃硫酸，四氫呋喃，蒸餾水，無(wú)水乙醇，均為市售原料。下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。若沒(méi)有相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，則按照通用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、常規(guī)條件、或按照制造廠商所建議的條件進(jìn)行。除非另外說(shuō)明，否則所有的份數(shù)為重量份，所有的百分比為重量百分比，所述的聚合物分子量為數(shù)均分子量。除非另有定義或說(shuō)明，本文中所使用的所有專業(yè)與科學(xué)用語(yǔ)與本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本發(fā)明方法中。合成過(guò)程如下稱取5g原始多壁碳納米管(p-MWNTs)，置于300ml的混酸(濃硫酸濃硝酸=
3 I)中50°C回流4h，然后真空抽濾，將得到的黑色固體反復(fù)用蒸餾水沖洗過(guò)濾，直至濾液PH值接近中性為止，得到酸切割碳納米管(a-MWNTs)，將得到的產(chǎn)物置于80°C真空干燥箱中干燥24h，得到酸切割后的改性碳納米管；將酸切割后的碳納米管與氯化亞砜反應(yīng)回流24h，將碳納米管表面的羧基轉(zhuǎn)換為酰氯。之后用四氫呋喃沖洗去氯化亞砜后，于室溫下真空干燥24h。量取適量乙二胺與碳管，按2 I比例于130-140°C回流反應(yīng)24h后冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物濾出后用乙醇洗滌干燥，得到乙二胺功能改性的碳納米管(MWNTs-EDA)。改性的多壁碳納米管與普通的多壁碳納米管的溶解性對(duì)比原始碳納米管由于比表面積大，容易團(tuán)聚，而且表面基團(tuán)很少，很難在溶劑中溶解，改性后的碳納米管由于帶有-OH和-COOH等活性基團(tuán)，使得改性碳納米管活性增加，能夠溶解于部分溶劑中。通過(guò)熱失重分析，表明乙二胺修飾的碳納米管耐熱性能較原始碳納米管下降，接枝分子在220°C左右開(kāi)始脫落,接枝的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為15%。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種改性碳納米管，其特征在于，包括含有以下組分碳納米管，乙二胺，氯化亞砜，濃硝酸，濃硫酸，四氫呋喃，蒸餾水，無(wú)水乙醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性碳納米管，其特征在于，所述的碳納米管為多壁碳納米管，管徑:10-30nm，純度> 90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性碳納米管，其特征在于，所述的多壁碳納米管是被混合酸切割的多壁碳納米管，其帶有羧基和羥基。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性碳納米管，其特征在于，所述的多壁碳納米管與乙二胺接枝，成為一種被改性的碳納米管。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種改性碳納米管，所述組合物組分包括以下組分多壁碳納米管，乙二胺，氯化亞砜，濃硝酸，濃硫酸，四氫呋喃，蒸餾水，無(wú)水乙醇。還提供了所述改性碳納米管的合成方法，獲得一種性能優(yōu)異的碳納米管，成為復(fù)合材料的理想增強(qiáng)體。
文檔編號(hào)C01B31/02GK103043650SQ20121059432
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者張勇, 朱春林, 鄭典君, 王莉 申請(qǐng)人:青島寶麗曼高分子材料研究院有限公司