專利名稱：一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于碳納米管具有高穩(wěn)定性和優(yōu)良的導(dǎo)電性，已成為國際新材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。它依賴于n電子離域，可表現(xiàn)為金屬型或者半導(dǎo)體型，是理想的一維量子導(dǎo)線。碳納米管由于其管徑小，比表面能大，因此很容易發(fā)生團(tuán)聚，使得其在有機(jī)物中的分散性差；且碳納米管管身平滑，同有機(jī)物的結(jié)合能力弱，受到剪切力時容易與基體產(chǎn)生相對滑動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有碳納米管存在比表面能大、在有機(jī)物中的分散性差及 與有機(jī)物的結(jié)合能力弱的問題，而提供一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料及其制備方法。一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料由硅烷化多壁碳納米管、二氯硅烷衍生物、有機(jī)溶劑和堿金屬制備而成；所述的硅烷化多壁碳納米管與堿金屬的質(zhì)量比為I (I. 2^50);所述的硅烷化多壁碳納米管質(zhì)量與有機(jī)溶劑體積的比lg: (200mL 1000mL)；所述的硅烷化多壁碳納米管與二氯硅烷衍生物的質(zhì)量比為I: (I(TlOO)。一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的一、純化首先在溫度為480°C 520°C下對多壁碳納米管進(jìn)行煅燒20mirT40min，得到煅燒后的多壁碳納米管倒入濃度為4mol/L飛mol/L的鹽酸中，并在攪拌速度為600r/mirTlOOOr/min下攪拌30mirT50min，再在頻率為30KHz 50KHz的超聲波輔助下超聲振蕩5tT7h，然后采用孔徑為0. 22 y m的混纖微孔濾膜進(jìn)行過濾，得到的固體過濾產(chǎn)物采用蒸餾水沖洗，沖洗至濾液的pH=7±0. I為止，再將洗滌后固體置于真空干燥箱中，并在溫度為400C 60°C下干燥20tT28h，得到干燥后產(chǎn)物進(jìn)行研磨，即得到純化多壁碳納米管；二、酸化將純化多壁碳納米管加入濃度為5. 5mol/L"6. OmoI/L的硝酸中，并在頻率為30KHz 50KHz的超聲波輔助下超聲振蕩20mirT40min，然后加入濃硫酸，在攪拌速度為600r/min 1000r/min下攪拌8min 12min,然后在溫度為75°C 85°C加熱回流反應(yīng)7h 9h,然后采用孔徑為0. 22y m的混纖微孔濾膜進(jìn)行過濾，得到的固體過濾產(chǎn)物采用蒸餾水沖洗，沖洗至濾液的pH=7±0. I為止，再將洗滌后固體置于真空干燥箱中，并在溫度為40°C飛(TC下干燥20tT28h，得到干燥后產(chǎn)物進(jìn)行研磨，即得到酸化多壁碳納米管；三、酰氯化向酸化多壁碳納米管中加入無水二氯亞砜和無水N，N- 二甲基甲酰胺，并在溫度為65°C 75°C下反應(yīng)20tT28h，然后進(jìn)行過濾，得到過濾產(chǎn)物采用無水四氫呋喃清洗3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 75°C下干燥20h 28h，即得到酰氯化多壁碳納米管；四、接枝苯酚衍生物首先將酰氯化多壁碳納米管分散于無水丙酮中，得到酰氯化多壁碳納米管/丙酮分散液，然后在冰浴條件下向苯酚衍生物中加入縛酸劑和無水丙酮，再逐滴加入酰氯化多壁碳納米管/丙酮分散液，然后采用油浴加熱，在油浴溫度55°C飛(TC下反應(yīng)5tT7h，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行抽濾，得到的抽濾固體產(chǎn)物采用清洗劑清洗3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 80°C下干燥20tT28h，即得到接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管；五、硅烷化處理在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管分散于無水N，N- 二甲基甲酰胺中，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)和攪拌速度為eOOr/mirTlOOOr/min下逐滴加入吡啶，采用冰水浴降溫至0°C，然后以滴加速度為0. 5mL/mirTl. 5mL/min加入二氯硅烷衍生物，并繼續(xù)氮?dú)獗Ｗo(hù)和冰水浴下反應(yīng)15mirT25min，然后氮?dú)獗Ｗo(hù)、室溫和攪拌速度為600r/mirTl000r/min下攪拌反應(yīng)I. 5h 2. 5h，再在氮?dú)獗Ｗo(hù)、油浴溫度為35°C 45°C和攪拌速度為600r/mirTl000r/min下油浴加熱反應(yīng)I. 5h^2. 5h，撤去油浴后繼續(xù)在氮?dú)獗Ｗo(hù)和攪拌速度為600r/min"l000r/min下攪拌至自然冷卻至室溫為止,然后進(jìn)行抽濾，得到的抽濾固體產(chǎn)物采用無水甲苯洗滌3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 75°C下干燥20tT28h，即得到硅烷化多壁碳納米管； 六、聚合①在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將堿金屬加入有機(jī)溶劑中，并在溫度為90°C 150°C、攪拌速度為1000r/mirTl500r/min和氮?dú)獗Ｗo(hù)下冷凝回流反應(yīng)0. 5h 3h，然后自然冷卻至室溫，得到堿金屬/有機(jī)溶劑懸浮液；②在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將硅烷化多壁碳納米管分散于有機(jī)溶劑中，得到硅烷化多壁碳納米管/有機(jī)溶劑分散液在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將二氯硅烷衍生物溶于有機(jī)溶劑中，得到二氯硅烷衍生物/有機(jī)溶劑溶液；④先在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將步驟六②制備的硅烷化多壁碳納米管/有機(jī)溶劑分散液加入堿金屬/有機(jī)溶劑懸浮液中，然后在溫度為IOO0C 150°c、氮?dú)獗Ｗo(hù)和避光條件下以滴加速度為0. 5mL/mirTl. 5mL/min加入步驟六③制備的二氯硅烷衍生物/有機(jī)溶劑溶液，并繼續(xù)在溫度為100°c 150°C、氮?dú)獗Ｗo(hù)和避光條件下繼續(xù)回流反應(yīng)5tT7h，自然冷卻至室溫后進(jìn)行抽濾，得到的抽濾固體產(chǎn)物采用有機(jī)洗滌劑洗滌3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 75°C下干燥20h 28h，即得到多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料；步驟一中所述的多壁碳納米管質(zhì)量與濃度為4mol/L飛mol/L的鹽酸體積的比為lg:(100mL 200mL)；步驟二中所述的純化多壁碳納米管質(zhì)量與濃度為5. 5mol/L"6. OmoI/L的硝酸體積的比為lg: (IOOmLlOOmL);步驟二中所述的純化多壁碳納米管質(zhì)量與濃硫酸體積的比為 lg:(ImL 20mL)；步驟三中步所述的酸化多壁碳納米管質(zhì)量與無水二氯亞砜體積的比為lg (30mL 100mL);步驟三中步所述的酸化多壁碳納米管質(zhì)量與無水N，N-二甲基甲酰胺體積的比為lg: (5mL 20mL)；步驟四中所述的酰氯化多壁碳納米管與苯酚衍生物質(zhì)量比為I: (2 10);步驟四中所述的酰氯化多壁碳納米管質(zhì)量與縛酸劑體積的比為lg: (50mL 200mL);步驟四中所述的酰氯化多壁碳納米管與丙酮體積的比lg: (50mL 300mL)；步驟五中所述的接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管質(zhì)量與無水N，N- 二甲基甲酰胺體積的比lg: (50mL 300mL);步驟五中所述的接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管質(zhì)量與吡啶體積的比lg: (5mL 10mL);步驟五中所述的接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管與二氯硅烷衍生物質(zhì)量比I: (2 10)；
步驟六①中所述的堿金屬與步驟六②中所述的硅烷化多壁碳納米管的質(zhì)量比為(I. 2 50) : I ;步驟六①中所述的有機(jī)溶劑體積與步驟六②中所述的硅烷化多壁碳納米管質(zhì)量的比為(IOOmL飛OOmL) : Ig ;步驟六②中所述的有機(jī)溶劑體積與步驟六②中所述的硅烷化多壁碳納米管質(zhì)量的比為(50mL 200mL) :lg ;步驟六③中所述的有機(jī)溶劑體積與步驟六②中所述的硅烷化多壁碳納米管質(zhì)量的比為(50mL 200mL) :lg ;步驟六③中所述的二氯硅烷衍生物與步驟六②中所述的硅烷化多壁碳納米管的質(zhì)量比為(I(TlOO) : I。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)一、本發(fā)明通過共價鍵結(jié)合在多壁碳納米管接枝聚硅烷，得到多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料，與現(xiàn)有碳納米管相比，因?yàn)樵诙啾谔技{米管表面成功接枝聚硅燒提聞了多壁碳納米管表面活性，提聞了在有機(jī)物中的分散性，提聞了與有機(jī)物的結(jié)合能力；二、本發(fā)明制備的多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料同時具有聚硅烷與多壁碳納米管的物理、化學(xué)優(yōu)點(diǎn)，與聚硅烷相比電導(dǎo)率得到了提高，并具有了更好的可加工性，易于成膜。



圖I是試驗(yàn)一制備的多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料的紅外光譜圖；圖2是試驗(yàn)一制備的多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料的TG-DTG曲線，圖中的A表示質(zhì)量-溫度變化曲線，圖中的B表示質(zhì)量對時間的變化速率-溫度變化曲線。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式是一種多壁碳納米管-聚娃燒復(fù)合材料由娃燒化多壁碳納米管、二氯硅烷衍生物、有機(jī)溶劑和堿金屬制備而成。本實(shí)施方式所述的硅烷化多壁碳納米管與堿金屬的質(zhì)量比為I: (1.2飛0);本實(shí)施方式所述的硅烷化多壁碳納米管質(zhì)量與有機(jī)溶劑體積的比lg: (200mL 1000mL);本實(shí)施方式所述的硅烷化多壁碳納米管與二氯硅烷衍生物的質(zhì)量比為I: (I(TlOO)。本實(shí)施方式所述的多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料通過共價鍵結(jié)合在多壁碳納米管接枝聚硅烷，得到多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料，與現(xiàn)有碳納米管相比，因?yàn)樵诙啾谔技{米管表面成功接枝聚硅烷提高了多壁碳納米管表面活性，提高了在有機(jī)物中的分散性，提聞了與有機(jī)物的結(jié)合能力。本實(shí)施方式所述的多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料同時具有聚硅烷與多壁碳納米管的物理、化學(xué)優(yōu)點(diǎn)，與聚硅烷相比電導(dǎo)率得到了提高，并具有了更好的可加工性，易于成膜。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是所述的硅烷化多壁碳納米管是按以下步驟制備的一、純化首先在溫度為480°C 520°C下對多壁碳納米管進(jìn)行煅燒20mirT40min，得到煅燒后的多壁碳納米管倒入濃度為4mol/L飛mol/L的鹽酸中，并在攪拌速度為600r/mirTlOOOr/min下攪拌30mirT50min，再在頻率為30KHz 50KHz的超聲波輔助下超聲振蕩5tT7h，然后采用孔徑為0. 22pm的混纖微孔濾膜進(jìn)行過濾，得到的固體過濾產(chǎn)物采用蒸餾水沖洗，沖洗至濾液的pH=7±0. I為止，再將洗滌后固體置于真空干燥箱中，并在溫度為400C 60°C下干燥20tT28h，得到干燥后產(chǎn)物進(jìn)行研磨，即得到純化多壁碳納米管；二、酸化將純化多壁碳納米管加入濃度為5. 5mol/L"6. OmoI/L的硝酸中，并在頻率為30KHz 50KHz的超聲波輔助下超聲振蕩20mirT40min，然后加入濃硫酸，在攪拌速度為600r/min 1000r/min下攪拌8min 12min,然后在溫度為75°C 85°C加熱回流反應(yīng)7h 9h,然后采用孔徑為0. 22 的混纖微孔濾膜進(jìn)行過濾，得到的固體過濾產(chǎn)物采用蒸餾水沖洗，沖洗至濾液的pH=7±0. I為止，再將洗滌后固體置于真空干燥箱中，并在溫度為40°C飛(TC下干燥20tT28h，得到干燥后產(chǎn)物進(jìn)行研磨，即得到酸化多壁碳納米管；三、酰氯化向酸化多壁碳納米管中加入無水二氯亞砜和無水N，N- 二甲基甲酰胺，并在溫度為65°C 75°C下反應(yīng)20tT28h，然后進(jìn)行過濾，得到過濾產(chǎn)物采用無水四氫呋喃清洗3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 75°C下干燥20h 28h，即得到酰氯化多壁碳納米管；四、接枝苯酚衍生物首先將酰氯化多壁碳納米管分散于無水丙酮中，得到酰氯化多壁碳納米管/丙酮分散液，然后在冰浴條件下向苯酚衍生物中加入縛酸劑和無水丙酮，再逐滴加入酰氯化多壁碳納米管/丙酮分散液，然后采用油浴加熱，在油浴溫度55°C飛(TC下反應(yīng)5tT7h，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行抽濾，得到的抽濾固體產(chǎn)物采用清洗劑清洗3飛次，然后置 于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 80°C下干燥20tT28h，即得到接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管；五、硅烷化處理在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管分散于無水N，N- 二甲基甲酰胺中，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)和攪拌速度為eOOr/mirTlOOOr/min下逐滴加入吡啶，采用冰水浴降溫至0°C，然后以滴加速度為0. 5mL/mirTl. 5mL/min加入二氯硅烷衍生物，并繼續(xù)氮?dú)獗Ｗo(hù)和冰水浴下反應(yīng)15mirT25min，然后氮?dú)獗Ｗo(hù)、室溫和攪拌速度為600r/mirTl000r/min下攪拌反應(yīng)I. 5h 2. 5h，再在氮?dú)獗Ｗo(hù)、油浴溫度為35°C 45°C和攪拌速度為600r/mirTl000r/min下油浴加熱反應(yīng)I. 5h^2. 5h，撤去油浴后繼續(xù)在氮?dú)獗Ｗo(hù)和攪拌速度為600r/min"l000r/min下攪拌至自然冷卻至室溫為止,然后進(jìn)行抽濾，得到的抽濾固體產(chǎn)物采用無水甲苯洗滌3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 75°C下干燥20tT28h，即得到硅烷化多壁碳納米管；本實(shí)施方式步驟一中所述的多壁碳納米管質(zhì)量與濃度為4mol/L飛mol/L的鹽酸體積的比為lg: (100mL 200mL)。本實(shí)施方式步驟二中所述的純化多壁碳納米管質(zhì)量與濃度為5. 5mol/L 6. Omol/L的硝酸體積的比為lg: (IOOmLlOOmL);本實(shí)施方式步驟二中所述的純化多壁碳納米管質(zhì)量與濃硫酸體積的比為lg: (lmL 20mL)。本實(shí)施方式步驟三中步所述的酸化多壁碳納米管質(zhì)量與無水二氯亞砜體積的比為lg: (30mL 100mL);本實(shí)施方式步驟三中步所述的酸化多壁碳納米管質(zhì)量與無水N，N-二甲基甲酰胺體積的比為lg: (5mL^20mL)。本實(shí)施方式步驟四中所述的酰氯化多壁碳納米管與苯酚衍生物質(zhì)量比為1:(2^10);本實(shí)施方式步驟四中所述的酰氯化多壁碳納米管質(zhì)量與縛酸劑體積的比為lg: (50mL 200mL);本實(shí)施方式步驟四中所述的酰氯化多壁碳納米管與丙酮體積的比lg:(50mL^300mL)。本實(shí)施方式步驟五中所述的接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管質(zhì)量與無水N，N-二甲基甲酰胺體積的比lg: (50mL 300mL);本實(shí)施方式步驟五中所述的接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管質(zhì)量與吡啶體積的比lg: (5mL 10mL);本實(shí)施方式步驟五中所述的接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管與二氯硅烷衍生物質(zhì)量比I: (2 10)。本實(shí)施方式步驟二中所述濃硫酸為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為709^98%的硫酸水溶液。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二的不同點(diǎn)是步驟四中所述的苯酚衍生物為對苯二酚或?qū)Π被椒?；步驟四中所述縛酸劑為吡啶或三乙胺；步驟四中所述的清洗劑為無水丙酮。其他與具體實(shí)施方式
二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二或三之一不同點(diǎn)是步驟五中所述的二氯硅烷衍生物為二甲基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基乙烯基二氯硅烷。其他與具體實(shí)施方式
二或三相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二之一不同點(diǎn)是所述的二氯硅烷衍生物為二甲基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基乙烯基二氯硅燒。其他與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二或五之一不同點(diǎn)是所述的堿金屬為金屬鈉或Na-K合金；所述的有機(jī)溶劑為甲苯、二甲苯、辛烷或環(huán)庚烷。其他與具體實(shí)施方式
一、二或五相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式是一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的一、純化首先在溫度為480°C 520°C下對多壁碳納米管進(jìn)行煅燒20mirT40min，得到煅燒后的多壁碳納米管倒入濃度為4mol/L飛mol/L的鹽酸中，并在攪拌速度為600r/mirTlOOOr/min下攪拌30mirT50min，再在頻率為30KHz 50KHz的超聲波輔助下超聲振蕩5tT7h，然后采用孔徑為0. 22 y m的混纖微孔濾膜進(jìn)行過濾，得到的固體過濾產(chǎn)物采用蒸餾水沖洗，沖洗至濾液的pH=7±0. I為止，再將洗滌后固體置于真空干燥箱中，并在溫度為400C 60°C下干燥20tT28h，得到干燥后產(chǎn)物進(jìn)行研磨，即得到純化多壁碳納米管；二、酸化將純化多壁碳納米管加入濃度為5. 5mol/L"6. OmoI/L的硝酸中，并在頻率為30KHz 50KHz的超聲波輔助下超聲振蕩20mirT40min，然后加入濃硫酸，在攪拌速度為600r/min 1000r/min下攪拌8min 12min,然后在溫度為75°C 85°C加熱回流反應(yīng)7h 9h,然后采用孔徑為0. 22y m的混纖微孔濾膜進(jìn)行過濾，得到的固體過濾產(chǎn)物采用蒸餾水沖洗，沖洗至濾液的pH=7±0. I為止，再將洗滌后固體置于真空干燥箱中，并在溫度為40°C飛(TC下干燥20tT28h，得到干燥后產(chǎn)物進(jìn)行研磨，即得到酸化多壁碳納米管；三、酰氯化向酸化多壁碳納米管中加入無水二氯亞砜和無水N，N- 二甲基甲酰胺，并在溫度為65°C 75°C下反應(yīng)20tT28h，然后進(jìn)行過濾，得到過濾產(chǎn)物采用無水四氫呋喃清洗3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 75°C下干燥20h 28h，即得到酰氯化多壁碳納米管；四、接枝苯酚衍生物首先將酰氯化多壁碳納米管分散于無水丙酮中，得到酰氯化多壁碳納米管/丙酮分散液，然后在冰浴條件下向苯酚衍生物中加入縛酸劑和無水丙酮，再逐滴加入酰氯化多壁碳納米管/丙酮分散液，然后采用油浴加熱，在油浴溫度55°C飛(TC下反應(yīng)5tT7h，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行抽濾，得到的抽濾固體產(chǎn)物采用清洗劑清洗3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 80°C下干燥20tT28h，即得到接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管； 五、硅烷化處理在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管分散于無水N，N- 二甲基甲酰胺中，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)和攪拌速度為eOOr/mirTlOOOr/min下逐滴加入吡啶，采用冰水浴降溫至0°C，然后以滴加速度為0. 5mL/mirTl. 5mL/min加入二氯硅烷衍生物，并繼續(xù)氮?dú)獗Ｗo(hù)和冰水浴下反應(yīng)15mirT25min，然后氮?dú)獗Ｗo(hù)、室溫和攪拌速度為600r/mirTl000r/min下攪拌反應(yīng)I. 5h 2. 5h，再在氮?dú)獗Ｗo(hù)、油浴溫度為35°C 45°C和攪拌速度為600r/mirTl000r/min下油浴加熱反應(yīng)I. 5h^2. 5h，撤去油浴后繼續(xù)在氮?dú)獗Ｗo(hù)和攪拌速度為600r/min"l000r/min下攪拌至自然冷卻至室溫為止,然后進(jìn)行抽濾,得到的抽濾固體產(chǎn)物采用無水甲苯洗滌3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 75°C下干燥20tT28h，即得到硅烷化多壁碳納米管；六、聚合①在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將堿金屬加入有機(jī)溶劑中，并在溫度為90°C 150°C、攪拌速度為1000r/mirTl500r/min和氮?dú)獗Ｗo(hù)下冷凝回流反應(yīng)0. 5h 3h，然后自然冷卻至室溫，得到堿金屬/有機(jī)溶劑懸浮液；②在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將硅 烷化多壁碳納米管分散于有機(jī)溶劑中，得到硅烷化多壁碳納米管/有機(jī)溶劑分散液在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將二氯硅烷衍生物溶于有機(jī)溶劑中，得到二氯硅烷衍生物/有機(jī)溶劑溶液；④先在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將步驟六②制備的硅烷化多壁碳納米管/有機(jī)溶劑分散液加入堿金屬/有機(jī)溶劑懸浮液中，然后在溫度為IOO0C 150°c、氮?dú)獗Ｗo(hù)和避光條件下以滴加速度為0. 5mL/mirTl. 5mL/min加入步驟六③制備的二氯硅烷衍生物/有機(jī)溶劑溶液，并繼續(xù)在溫度為100°c 150°C、氮?dú)獗Ｗo(hù)和避光條件下繼續(xù)回流反應(yīng)5tT7h，自然冷卻至室溫后進(jìn)行抽濾，得到的抽濾固體產(chǎn)物采用有機(jī)洗滌劑洗滌3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 75°C下干燥20h 28h，即得到多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料；本實(shí)施方式步驟一中所述的多壁碳納米管質(zhì)量與濃度為4mol/L飛mol/L的鹽酸體積的比為lg: (100mL 200mL)。本實(shí)施方式步驟二中所述的純化多壁碳納米管質(zhì)量與濃度為5. 5mol/L 6. Omol/L的硝酸體積的比為lg: (IOOmLlOOmL);本實(shí)施方式步驟二中所述的純化多壁碳納米管質(zhì)量與濃硫酸體積的比為lg: (lmL 20mL)。本實(shí)施方式步驟三中步所述的酸化多壁碳納米管質(zhì)量與無水二氯亞砜體積的比為lg: (30mL 100mL);本實(shí)施方式步驟三中步所述的酸化多壁碳納米管質(zhì)量與無水N，N-二甲基甲酰胺體積的比為lg: (5mL^20mL)。本實(shí)施方式步驟四中所述的酰氯化多壁碳納米管與苯酚衍生物質(zhì)量比為1:(2^10);本實(shí)施方式步驟四中所述的酰氯化多壁碳納米管質(zhì)量與縛酸劑體積的比為lg: (50mL 200mL);本實(shí)施方式步驟四中所述的酰氯化多壁碳納米管與丙酮體積的比lg:(50mL^300mL)。本實(shí)施方式步驟五中所述的接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管質(zhì)量與無水N，N-二甲基甲酰胺體積的比lg: (50mL 300mL);本實(shí)施方式步驟五中所述的接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管質(zhì)量與吡啶體積的比lg: (5mL 10mL);本實(shí)施方式步驟五中所述的接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管與二氯硅烷衍生物質(zhì)量比I: (2 10)。本實(shí)施方式步驟六①中所述的堿金屬與步驟六②中所述的硅烷化多壁碳納米管的質(zhì)量比為(I. 2 50) : I ;本實(shí)施方式步驟六①中所述的有機(jī)溶劑體積與步驟六②中所述的硅烷化多壁碳納米管質(zhì)量的比為(IOOmL飛OOmL) : Ig ;本實(shí)施方式步驟六②中所述的有機(jī)溶劑體積與步驟六②中所述的硅烷化多壁碳納米管質(zhì)量的比為(50mL 200mL) :lg ;本實(shí)施方式步驟六③中所述的有機(jī)溶劑體積與步驟六②中所述的硅烷化多壁碳納米管質(zhì)量的比為(50mL 200mL) :lg ;本實(shí)施方式步驟六③中所述的二氯硅烷衍生物與步驟六②中所述的硅烷化多壁碳納米管的質(zhì)量比為(I(TlOO) :1。本實(shí)施方式步驟二中所述濃硫酸為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為709^98%的硫酸水溶液。本實(shí)施方式通過共價鍵結(jié)合在多壁碳納米管接枝聚硅烷，得到多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料，與現(xiàn)有碳納米管相比，因?yàn)樵诙啾谔技{米管表面成功接枝聚硅烷提高了多壁碳納米管表面活性，提高了在有機(jī)物中的分散性，提高了與有機(jī)物的結(jié)合能力。
本實(shí)施方式制備的多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料同時具有聚硅烷與多壁碳納米管的物理、化學(xué)優(yōu)點(diǎn)，與聚硅烷相比電導(dǎo)率得到了提高，并具有了更好的可加工性，易于成膜。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七的不同點(diǎn)是步驟四中所述的苯酚衍生物為對苯二酚或?qū)Π被椒樱徊襟E四中所述縛酸劑為吡啶或三乙胺；步驟四中所述的清洗劑為無水丙酮。其他與具體實(shí)施方式
七相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七或八之一不同點(diǎn)是步驟五中所述的二氯硅烷衍生物為二甲基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基乙烯基二氯硅烷。其他與具體實(shí)施方式
七或八相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七至九之一不同點(diǎn)是步驟六①中所述的堿金屬為金屬鈉或Na-K合金；步驟六①所述的有機(jī)溶劑為甲苯、二甲苯、辛烷或環(huán)庚烷；步驟六②所述的有機(jī)溶劑為甲苯、二甲苯、辛烷或環(huán)庚烷；步驟六③中所述的二氯硅燒衍生物為_■甲基_■氣娃燒、甲基苯基_■氣娃燒、_■苯基_■氣娃燒或甲基乙稀基_■氣娃燒；步驟六③所述的有機(jī)溶劑為甲苯、二甲苯、辛烷或環(huán)庚烷；步驟六④中所述的有機(jī)洗滌劑為無水異丙醇或無水乙醇。其他與具體實(shí)施方式
七至九相同。采用下述試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果試驗(yàn)一一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的一、純化首先在溫度為500°C下對I. Og的多壁碳納米管進(jìn)行煅燒30min，得到煅燒后的多壁碳納米管倒入濃度為5mol/L的鹽酸中，并在攪拌速度為800r/min下攪拌40min,再在頻率為40KHz的超聲波輔助下超聲振蕩6h，然后采用孔徑為0. 22 y m的混纖微孔濾膜進(jìn)行過濾，得到的固體過濾產(chǎn)物采用蒸餾水沖洗，沖洗至濾液的PH=7為止，再將洗滌后固體置于真空干燥箱中，并在溫度為50°C下干燥24h，得到干燥后產(chǎn)物進(jìn)行研磨，即得到純化多壁碳納米管；二、酸化將步驟一制備的純化多壁碳納米管加入150mL的濃度為5. 8mol/L的硝酸中，并在頻率為40KHz的超聲波輔助下超聲振蕩30min，然后加入5mL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的硫酸，在攪拌速度為800r/min下攪拌IOmin,然后在溫度為80°C加熱回流反應(yīng)8h,然后采用孔徑為0. 22pm的混纖微孔濾膜進(jìn)行過濾，得到的固體過濾產(chǎn)物采用蒸餾水沖洗，沖洗至濾液的PH=7為止，再將洗滌后固體置于真空干燥箱中，并在溫度為50°C下干燥24h，得到干燥后產(chǎn)物進(jìn)行研磨，即得到酸化多壁碳納米管；三、酰氯化向0. 3g的酸化多壁碳納米管中加入20mL的無水二氯亞砜和3mL的無水N，N- 二甲基甲酰胺，并在溫度為70°C下反應(yīng)24h，然后進(jìn)行過濾，得到過濾產(chǎn)物采用無水四氫呋喃清洗5次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為70°C下干燥24h，即得到酰氯化多壁碳納米管；四、接枝苯酚衍生物首先將0. Ig的酰氯化多壁碳納米管分散于20mL的無水丙酮中，得到酰氯化多壁碳納米管/丙酮分散液，然后在冰浴條件下向0. Sg的對苯二酚中加入15mL的三乙胺和30mL的無水丙酮，再逐滴加入酰氯化多壁碳納米管/丙酮分散液，然后采用油浴加熱，在油浴溫度58°C下反應(yīng)6h，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行抽濾，得到的抽濾固體產(chǎn)物采用無水丙酮清洗4次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為70°C下干燥24h，即得到接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管；五、硅烷化處理在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將0. Ig的接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管分散于25mL的無水二甲基甲酰胺中，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)和攪拌速度為800r/min下逐滴加入10滴吡啶，采用冰水浴降溫至0°C，然后以滴加速度為0. 6mL/min加入0. 5g的二甲基二氯硅烷，并繼續(xù)氮?dú)獗Ｗo(hù)和冰水浴下反應(yīng)20min，然后氮?dú)獗Ｗo(hù)、室溫和攪拌速度為800r/min下攪拌反應(yīng)2h，再在氮?dú)獗Ｗo(hù)、油浴溫度為40°C和攪拌速度為800r/min下油浴加熱反應(yīng) 2h，撤去油浴后繼續(xù)在氮?dú)獗Ｗo(hù)和攪拌速度為800r/min下攪拌至自然冷卻至室溫為止，然后進(jìn)行抽濾，得到的抽濾固體產(chǎn)物采用無水甲苯洗滌4次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為70°C下干燥24h，即得到硅烷化多壁碳納米管；六、聚合①在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將0. 5g的金屬鈉加入40mL的無水甲苯中，并在溫度為120°C、攪拌速度為1300r/min和氮?dú)獗Ｗo(hù)下冷凝回流反應(yīng)I. 5h，然后自然冷卻至室溫，得到金屬鈉/甲苯劑懸浮液；②在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將0. Ig的硅烷化多壁碳納米管分散于20mL的無水甲苯中，得到硅烷化多壁碳納米管/甲苯分散液；③在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將2. Slg的二甲基二氯硅烷溶于20mL的無水甲苯中，得到二甲基二氯硅烷/甲苯溶液先在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將步驟六②制備的硅烷化多壁碳納米管/甲苯分散液加入金屬鈉/甲苯懸浮液中，然后在溫度為110°C、氮?dú)獗Ｗo(hù)和避光條件下以滴加速度為1.5mL/min加入步驟六③制備的二甲基二氯硅烷/甲苯溶液，并繼續(xù)在溫度為110°C、氮?dú)獗Ｗo(hù)和避光條件下繼續(xù)回流反應(yīng)6h，自然冷卻至室溫后進(jìn)行抽濾，得到的抽濾固體產(chǎn)物采用有機(jī)洗滌劑洗滌4次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為70°C下干燥24h，即得到多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料，即多壁碳納米管-二甲基聚硅烷復(fù)合材料。采用紅外光譜儀分析本試驗(yàn)制備的多壁碳納米管-二甲基聚硅烷復(fù)合材料，如圖I所示，圖I為本試驗(yàn)制備的多壁碳納米管-二甲基聚硅烷復(fù)合材料的紅外光譜圖，圖I中在468CHT1處出現(xiàn)Si-Si鍵的振動吸收峰，在880CHT1處出現(xiàn)C-Si鍵的伸縮振動吸收峰，1033cm-1處出現(xiàn)了 Si-O鍵的伸縮振動峰，1106cm-1處出現(xiàn)酯基中C-O-C的非對稱吸收振動峰，在1254CHT1處出現(xiàn)了 Si-CH3的對稱振動吸收峰，也為酚C-O的伸縮振動吸收峰，而在1420CHT1出現(xiàn)Si-CH3的不對稱振動吸收峰，1557CHT1，1639cm_1處出現(xiàn)峰為苯環(huán)結(jié)構(gòu)的骨架振動吸收峰，2927CHT1處出現(xiàn)CH3的伸縮振動峰，而3425CHT1出現(xiàn)的峰為碳納米管上生成的-OH振動吸收峰以及未干燥水分子的-OH振動吸收峰；通過以上分析可知本試驗(yàn)制備的多壁碳納米管-二甲基聚硅烷復(fù)合材料中在468CHT1處的Si-Si鍵，1033CHT1處的Si-O鍵及其1420CHT1處的Si-CH3的吸收峰的出現(xiàn)，證明本試驗(yàn)制備的多壁碳納米管-二甲基聚硅烷復(fù)合材料是多壁碳納米管和二甲基二氯硅烷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到的，而不是二甲基聚硅烷和多壁碳納米管混合而成。
采用熱重分析儀分析本試驗(yàn)制備的多壁碳納米管-二甲基聚硅烷復(fù)合材料，如圖2所示，圖2是本試驗(yàn)制備的多壁碳納米管-二甲基聚硅烷復(fù)合材料的TG-DTG曲線，圖中的A表示質(zhì)量-溫度變化(TG)曲線，圖中的B表示質(zhì)量對時間的變化速率-溫度變化(DTG)曲線(即質(zhì)量-溫度變化曲線的一次微分曲線);由圖2可知本試驗(yàn)制備的多壁碳納米管-二甲基聚硅烷復(fù)合材料在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下加熱至100°C時有不明顯失重，其為多壁碳納米管表面上未完全干燥的水分分解所致，加熱至250°C時再次出現(xiàn)失重，是因?yàn)槎啾谔技{米管表面上接枝上的對苯二酚、羧基及其多壁碳納米管上的缺陷處分解所致；加熱至460°C左右為多壁碳納米管表面接枝上的二甲基聚硅烷分解時造成失重，加熱至800°C后曲線直線下降，其為多壁碳納米分解所致；因?yàn)樵?60°C左右出現(xiàn)失重，進(jìn)一步證明多壁碳納米管表面成功接枝上二甲基聚硅烷。
對本試驗(yàn)制備的多壁碳納米管-二甲基聚硅烷復(fù)合材料進(jìn)行能譜元素定量分析，分析結(jié)果如表I所示，通過表I可知本試驗(yàn)制備的多壁碳納米管-二甲基聚硅烷復(fù)合材料中含有C、Si、0元素，其中C元素主要為多壁碳納米管及其含碳官能團(tuán)中；而31元素為聚硅烷中所含的Si元素，0元素為接枝的對苯二酚基團(tuán)中所含的0元素。其中C元素含量為85. 45%，那是由于多壁碳納米管主要由C元素組成，因此復(fù)合物的碳元素含量較高，而其Si元素含量為2. 29%，含量較少，由于反應(yīng)在改性碳納米管處發(fā)生的聚合反應(yīng)不是很多，因此導(dǎo)致Si元素含量低；通過能譜分析知道，由于本試驗(yàn)制備的多壁碳納米管-二甲基聚硅烷復(fù)合材料是經(jīng)過多次清洗后得到的，因此本試驗(yàn)制備的多壁碳納米管-二甲基聚硅烷復(fù)合材料上含有Si元素和0元素是通過化學(xué)鍵接枝上的，所以證明本試驗(yàn)制備的多壁碳納米管-二甲基聚硅烷復(fù)合材料是多壁碳納米管和二甲基二氯硅烷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到的，而不是二甲基聚硅烷和多壁碳納米管混合而成。表I
權(quán)利要求
1.一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料，其特征在于多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料由硅烷化多壁碳納米管、二氯硅烷衍生物、有機(jī)溶劑和堿金屬制備而成；所述的硅烷化多壁碳納米管與堿金屬的質(zhì)量比為I: (1.2飛0);所述的硅烷化多壁碳納米管質(zhì)量與有機(jī)溶劑體積的比lg: (200mL"l000mL);所述的硅烷化多壁碳納米管與二氯硅烷衍生物的質(zhì)量比為I:(10 100)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料，其特征在于所述的硅烷化多壁碳納米管是按以下步驟制備的 一、純化首先在溫度為480°C飛20°C下對多壁碳納米管進(jìn)行煅燒20mirT40min，得到煅燒后的多壁碳納米管倒入濃度為4mol/L飛mol/L的鹽酸中，并在攪拌速度為600r/mirTlOOOr/min下攪拌30mirT50min，再在頻率為30KHz 50KHz的超聲波輔助下超聲振蕩5tT7h，然后采用孔徑為0. 22pm的混纖微孔濾膜進(jìn)行過濾，得到的固體過濾產(chǎn)物采用蒸餾水沖洗，沖洗至濾液的pH=7±0. I為止，再將洗滌后固體置于真空干燥箱中，并在溫度為400C 60°C下干燥20tT28h，得到干燥后產(chǎn)物進(jìn)行研磨，即得到純化多壁碳納米管； 二、酸化將純化多壁碳納米管加入濃度為5.5mol/L 6. Omol/L的硝酸中，并在頻率為30KHz 50KHz的超聲波輔助下超聲振蕩20mirT40min，然后加入濃硫酸，在攪拌速度為600r/min 1000r/min下攪拌8min 12min,然后在溫度為75°C 85°C加熱回流反應(yīng)7h 9h,然后采用孔徑為0. 22pm的混纖微孔濾膜進(jìn)行過濾，得到的固體過濾產(chǎn)物采用蒸餾水沖洗，沖洗至濾液的pH=7±0. I為止，再將洗滌后固體置于真空干燥箱中，并在溫度為40°C飛(TC下干燥20tT28h，得到干燥后產(chǎn)物進(jìn)行研磨，即得到酸化多壁碳納米管； 三、酰氯化向酸化多壁碳納米管中加入無水二氯亞砜和無水N，N-二甲基甲酰胺，并在溫度為65°C 75°C下反應(yīng)20tT28h，然后進(jìn)行過濾，得到過濾產(chǎn)物采用無水四氫呋喃清洗3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 75°C下干燥20h 28h，即得到酰氯化多壁碳納米管； 四、接枝苯酚衍生物首先將酰氯化多壁碳納米管分散于無水丙酮中，得到酰氯化多壁碳納米管/丙酮分散液，然后在冰浴條件下向苯酚衍生物中加入縛酸劑和無水丙酮，再逐滴加入酰氯化多壁碳納米管/丙酮分散液，然后采用油浴加熱，在油浴溫度55°C飛(TC下反應(yīng)5tT7h，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行抽濾，得到的抽濾固體產(chǎn)物采用清洗劑清洗3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 80°C下干燥20tT28h，即得到接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管； 五、硅烷化處理在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管分散于無水N，N- 二甲基甲酰胺中，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)和攪拌速度為eOOr/mirTlOOOr/min下逐滴加入吡啶，采用冰水浴降溫至0°C，然后以滴加速度為0. 5mL/mirTl. 5mL/min加入二氯硅烷衍生物，并繼續(xù)氮?dú)獗Ｗo(hù)和冰水浴下反應(yīng)15mirT25min，然后氮?dú)獗Ｗo(hù)、室溫和攪拌速度為600r/mirTl000r/min下攪拌反應(yīng)I. 5h 2. 5h，再在氮?dú)獗Ｗo(hù)、油浴溫度為35°C 45°C和攪拌速度為600r/mirTl000r/min下油浴加熱反應(yīng)I. 5h^2. 5h，撤去油浴后繼續(xù)在氮?dú)獗Ｗo(hù)和攪拌速度為600r/min"l000r/min下攪拌至自然冷卻至室溫為止,然后進(jìn)行抽濾,得到的抽濾固體產(chǎn)物采用無水甲苯洗滌3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 75°C下干燥20tT28h，即得到硅烷化多壁碳納米管； 步驟一中所述的多壁碳納米管質(zhì)量與濃度為4mo I/L"6mo I /L的鹽酸體積的比為lg (IOOmLlOOmL);步驟二中所述的純化多壁碳納米管質(zhì)量與濃度為5. 5mol/L飛.Omol/L的硝酸體積的比為lg: (IOOmLlOOmL);步驟二中所述的純化多壁碳納米管質(zhì)量與濃硫酸體積的比為lg: (ImLlOmL);步驟三中步所述的酸化多壁碳納米管質(zhì)量與無水二氯亞砜體積的比為lg: (30mL 100mL);步驟三中步所述的酸化多壁碳納米管質(zhì)量與無水N，N-二甲基甲酰胺體積的比為lg: (5mL 20mL);步驟四中所述的酰氯化多壁碳納米管與苯酚衍生物質(zhì)量比為1:(2 10);步驟四中所述的酰氯化多壁碳納米管質(zhì)量與縛酸劑體積的比為lg: (50mL 200mL);步驟四中所述的酰氯化多壁碳納米管與丙酮體積的比lg (50mL 300mL);步驟五中所述的接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管質(zhì)量與無水N，N-二甲基甲酰胺體積的比lg: (50mL 300mL);步驟五中所述的接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管質(zhì)量與吡啶體積的比lg: (5mL"l0mL);步驟五中所述的接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管與二氯硅烷衍生物質(zhì)量比I: (2 10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料，其特征在于步驟四中所述的苯酚衍生物為對苯二酚或?qū)Π被椒樱徊襟E四中所述縛酸劑為吡啶或三乙胺；步驟四中所述的清洗劑為無水丙酮。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料，其特征在于步驟五中所述的二氯硅烷衍生物為二甲基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基乙稀基_■氣娃燒。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料，其特征在于所述的二氯硅烷衍生物為二甲基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基乙烯基二氯硅烷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或5所述的一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料，其特征在于所述的堿金屬為金屬鈉或Na-K合金；所述的有機(jī)溶劑為甲苯、二甲苯、辛烷或環(huán)庚烷。
7.如權(quán)利要求I所述的一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料的制備方法，其特征在于多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料的制備方法是按以下步驟完成的 一、純化首先在溫度為480°C飛20°C下對多壁碳納米管進(jìn)行煅燒20mirT40min，得到煅燒后的多壁碳納米管倒入濃度為4mol/L飛mol/L的鹽酸中，并在攪拌速度為600r/mirTlOOOr/min下攪拌30mirT50min，再在頻率為30KHz 50KHz的超聲波輔助下超聲振蕩5tT7h，然后采用孔徑為0. 22 的混纖微孔濾膜進(jìn)行過濾，得到的固體過濾產(chǎn)物采用蒸餾水沖洗，沖洗至濾液的pH=7±0. I為止，再將洗滌后固體置于真空干燥箱中，并在溫度為400C 60°C下干燥20tT28h，得到干燥后產(chǎn)物進(jìn)行研磨，即得到純化多壁碳納米管； 二、酸化將純化多壁碳納米管加入濃度為5.5mol/L 6. Omol/L的硝酸中，并在頻率為30KHz 50KHz的超聲波輔助下超聲振蕩20mirT40min，然后加入濃硫酸，在攪拌速度為600r/min 1000r/min下攪拌8min 12min,然后在溫度為75°C 85°C加熱回流反應(yīng)7h 9h,然后采用孔徑為0. 22 的混纖微孔濾膜進(jìn)行過濾，得到的固體過濾產(chǎn)物采用蒸餾水沖洗，沖洗至濾液的pH=7±0. I為止，再將洗滌后固體置于真空干燥箱中，并在溫度為40°C飛(TC下干燥20tT28h，得到干燥后產(chǎn)物進(jìn)行研磨，即得到酸化多壁碳納米管； 三、酰氯化向酸化多壁碳納米管中加入無水二氯亞砜和無水N，N-二甲基甲酰胺，并在溫度為65°C 75°C下反應(yīng)20tT28h，然后進(jìn)行過濾，得到過濾產(chǎn)物采用無水四氫呋喃清洗3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 75°C下干燥20h 28h，即得到酰氯化多壁碳納米管； 四、接枝苯酚衍生物首先將酰氯化多壁碳納米管分散于無水丙酮中，得到酰氯化多壁碳納米管/丙酮分散液，然后在冰浴條件下向苯酚衍生物中加入縛酸劑和無水丙酮，再逐滴加入酰氯化多壁碳納米管/丙酮分散液，然后采用油浴加熱，在油浴溫度55°C飛(TC下反應(yīng)5tT7h，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行抽濾，得到的抽濾固體產(chǎn)物采用清洗劑清洗3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 80°C下干燥20tT28h，即得到接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管； 五、硅烷化處理在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管分散于無水N，N-二甲基甲酰胺中，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)和攪拌速度為eOOr/mirTlOOOr/min下逐滴加入吡啶，采用冰水浴降溫至0°C，然后以滴加速度為0. 5mL/mirTl. 5mL/min加入二氯硅烷衍生物，并繼續(xù)氮?dú)獗Ｗo(hù)和冰水浴下反應(yīng)15mirT25min，然后氮?dú)獗Ｗo(hù)、室溫和攪拌速度為600r/mirTl000r/min下攪拌反應(yīng)I. 5h 2. 5h，再在氮?dú)獗Ｗo(hù)、油浴溫度為35°C 45°C和攪拌速度為600r/mirTl000r/min下油浴加熱反應(yīng)I. 5h^2. 5h，撤去油浴后繼續(xù)在氮?dú)獗Ｗo(hù)和攪拌速度為600r/min"l000r/min下攪拌至自然冷卻至室溫為止,然后進(jìn)行抽濾，得到的抽濾固體產(chǎn)物采用無水甲苯洗滌3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 75°C下干燥20tT28h，即得到硅烷化多壁碳納米管； 六、聚合①在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將堿金屬加入有機(jī)溶劑中，并在溫度為90°C 150°C、攪拌速度為1000r/mirTl500r/min和氮?dú)獗Ｗo(hù)下冷凝回流反應(yīng)0. 5h 3h，然后自然冷卻至室溫，得到堿金屬/有機(jī)溶劑懸浮液；②在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將硅烷化多壁碳納米管分散于有機(jī)溶劑中，得到硅烷化多壁碳納米管/有機(jī)溶劑分散液；③在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將二氯硅烷衍生物溶于有機(jī)溶劑中，得到二氯硅烷衍生物/有機(jī)溶劑溶液先在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將步驟六②制備的硅烷化多壁碳納米管/有機(jī)溶劑分散液加入堿金屬/有機(jī)溶劑懸浮液中，然后在溫度為IOO0C 150°c、氮?dú)獗Ｗo(hù)和避光條件下以滴加速度為0. 5mL/mirTl. 5mL/min加入步驟六③制備的二氯硅烷衍生物/有機(jī)溶劑溶液，并繼續(xù)在溫度為100°c 150°C、氮?dú)獗Ｗo(hù)和避光條件下繼續(xù)回流反應(yīng)5tT7h，自然冷卻至室溫后進(jìn)行抽濾，得到的抽濾固體產(chǎn)物采用有機(jī)洗滌劑洗滌3飛次，然后置于真空干燥箱中，并在溫度為65°C 75°C下干燥20h 28h，即得到多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料； 步驟一中所述的多壁碳納米管質(zhì)量與濃度為4mo I/L"6mo I /L的鹽酸體積的比為lg:(100mL 200mL)； 步驟二中所述的純化多壁碳納米管質(zhì)量與濃度為5. 5mol/L^6. 0mol/L的硝酸體積的比為lg: (IOOmLlOOmL);步驟二中所述的純化多壁碳納米管質(zhì)量與濃硫酸體積的比為lg:(ImL 20mL)； 步驟三中步所述的酸化多壁碳納米管質(zhì)量與無水二氯亞砜體積的比為lg (30mL 100mL);步驟三中步所述的酸化多壁碳納米管質(zhì)量與無水N，N-二甲基甲酰胺體積的比為lg: (5mL 20mL)； 步驟四中所述的酰氯化多壁碳納米管與苯酚衍生物質(zhì)量比為1:(2 10);步驟四中所述的酰氯化多壁碳納米管質(zhì)量與縛酸劑體積的比為lg: (50mL 200mL);步驟四中所述的酰氯化多壁碳納米管與丙酮體積的比lg: (50mL 300mL)； 步驟五中所述的接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管質(zhì)量與無水N，N- 二甲基甲酰胺體積的比lg: (50mL 300mL);步驟五中所述的接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管質(zhì)量與卩比唳體積的比lg: (SmL^lOmL);步驟五中所述的接枝苯酹衍生物的酰氯化多壁碳納米管與二氯硅烷衍生物質(zhì)量比I: (2 10)； 步驟六①中所述的堿金屬與步驟六②中所述的硅烷化多壁碳納米管的質(zhì)量比為(I. 2 50) : I ;步驟六①中所述的有機(jī)溶劑體積與步驟六②中所述的硅烷化多壁碳納米管質(zhì)量的比為(IOOmL飛OOmL) : Ig ;步驟六②中所述的有機(jī)溶劑體積與步驟六②中所述的硅烷化多壁碳納米管質(zhì)量的比為(50mL 200mL) :lg ;步驟六③中所述的有機(jī)溶劑體積與步驟六②中所述的硅烷化多壁碳納米管質(zhì)量的比為(50mL 200mL) :lg ;步驟六③中所述的二氯硅烷衍生物與步驟六②中所述的硅烷化多壁碳納米管的質(zhì)量比為(I(TlOO) : I。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料，其特征在于步驟四中所述的苯酚衍生物為對苯二酚或?qū)Π被椒?；步驟四中所述縛酸劑為吡啶或三乙胺；步驟四中所述的清洗劑為無水丙酮?！?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料，其特征在于步驟五中所述的二氯硅烷衍生物為二甲基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基乙稀基_■氣娃燒。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料，其特征在于步驟六①中所述的堿金屬為金屬鈉或Na-K合金；步驟六①所述的有機(jī)溶劑為甲苯、二甲苯、辛烷或環(huán)庚烷；步驟六②所述的有機(jī)溶劑為甲苯、二甲苯、辛烷或環(huán)庚烷；步驟六③中所述的二氯硅烷衍生物為二甲基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基乙烯基二氯硅烷；步驟六③所述的有機(jī)溶劑為甲苯、二甲苯、辛烷或環(huán)庚烷；步驟六④中所述的有機(jī)洗滌劑為無水異丙醇或無水乙醇。
全文摘要
一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料及其制備方法，它涉及一種碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有碳納米管存在比表面能大、在有機(jī)物中的分散性差及與有機(jī)物的結(jié)合能力弱的問題。一種多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料由硅烷化多壁碳納米管、二氯硅烷衍生物、有機(jī)溶劑和堿金屬制備而成；方法一、制備純化多壁碳納米管；二、制備酸化多壁碳納米管；三、制備酰氯化多壁碳納米管；四、制備接枝苯酚衍生物的酰氯化多壁碳納米管；五、硅烷化處理制備硅烷化多壁碳納米管；六、以堿金屬為催化劑，與二氯硅烷衍生物聚合得到多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料。本發(fā)明主要用于制備多壁碳納米管-聚硅烷復(fù)合材料。
文檔編號C08L83/16GK102796266SQ20121033840
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者尚巖, 張桂玲, 李啟富, 任亮, 郭英 申請人:哈爾濱理工大學(xué)