專利名稱：一種改性碳納米管的制作方法
技術領域：
本發明涉及化工領域，特別涉及一種改性碳納米管。
背景技術：
碳納米管被認為是復合材料的理想增強體，可以提高復合材料的韌性，強度以及導電性等，具有重大的研究價值。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，不溶于一般的有機溶劑，與所有的聚合物都不相容，使得復合材料的界面作用不強。為了提高碳納米管在聚合物中的分散及增強碳納米管與聚合物基體的界面結合力，必須對碳納米管進行表面處理。
發明內容
本發明提出一種改性碳納米管，解決了現有技術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合力問題。本發明的技術方案是這樣實現的改性碳納米管，含有以下物質多壁碳納米管，乙二胺，氯化亞砜，濃硝酸，濃硫酸，四氫呋喃，蒸餾水，無水乙醇。本發明的有益效果是(1)本發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題。(2)本發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合力問題。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明改性碳納米管的生產工藝流程圖。
具體實施例方式本發明經過廣泛而深入的研究，通過采用混合酸切割多壁碳納米管，使其帶上-COOH及-OH基團，在此基礎上再進行接枝乙二胺改性，從而完成本發明。圖1為本發明改性碳納米管的生產工藝流程圖，步驟10混酸(濃硫酸濃硝酸=3 I)對多壁碳納米管進行酸切割；步驟20酸切割碳納米管與氯化亞砜反應，使碳納米管表面的羧基轉化為酰氯；步驟30取定量的乙二胺與碳管，2 I的比例，對碳管進行接枝反應；步驟40接枝反應后，獲得改性碳納米管。多壁碳納米管
碳納米管的獨特結構決定了它具有許多特殊的物理和化學性質。組成碳納米管的C = C共價鍵是自然界最穩定的化學鍵，所以使得碳納米管具有非常優異的力學性能。碳納米管的機械性能及其小的直徑和大的長徑比將會給碳納米管復合材料帶來更好的增強效
果O本發明使用的多壁碳納米管，采用了 CVD法生產。優選地，所述的多壁碳納米管平均直徑小于8nm，長度10 30m，純度大于95%(通過稀硝酸純化)。乙二胺
1，2_ 二氨基乙烷。分子結構簡式SH2NCH2CH2NH2。無色透明的粘稠液體，有氨的氣味。溶于水和乙醇，微溶于乙醚。乙二胺為強堿，遇酸易成鹽；溶于水時生成水合物；能吸收空氣中的潮氣和二氧化碳生成不揮發的碳酸鹽。乙二胺可與許多無機鹽形成絡合物。優選地，所述的乙二胺通過二氯乙烷法制備，反應方程式為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，無水乙醇，均為市售原料。下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照國家標準測定。若沒有相應的國家標準，則按照通用的國際標準、常規條件、或按照制造廠商所建議的條件進行。除非另外說明，否則所有的份數為重量份，所有的百分比為重量百分比，所述的聚合物分子量為數均分子量。除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業與科學用語與本領域技術熟練人員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內容相似或均等的方法及材料皆可應用于本發明方法中。合成過程如下稱取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用蒸餾水沖洗過濾，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回流24h，將碳納米管表面的羧基轉換為酰氯。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24h后冷卻至室溫。將反應產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比原始碳納米管由于比表面積大，容易團聚，而且表面基團很少，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，使得改性碳納米管活性增加，能夠溶解于部分溶劑中。通過熱失重分析，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左右開始脫落,接枝的質量分數約為15%。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
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，無水乙醇。
2.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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，獲得一種性能優異的碳納米管，成為復合材料的理想增強體。
文檔編號C01B31/02GK103043650SQ20121059432
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月10日 優先權日2012年12月10日
發明者張勇, 朱春林, 鄭典君, 王莉 申請人:青島寶麗曼高分子材料研究院有限公司