含芘聚芳醚酮、制備方法及在單壁碳納米管/聚醚醚酮復(fù)合材料中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種含巧聚芳離酬、制備方法及 其在改性單壁碳納米管/聚離離酬復(fù)合材料中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 巧具有典型的多芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，由于其特有的結(jié)構(gòu)和光物理性能，平面稠環(huán)芳姪巧 及其衍生物在分子巧光探針、有機(jī)電致發(fā)光二極管、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、太陽能電池等領(lǐng)域 有著廣泛的應(yīng)用。取代基的個(gè)數(shù)、類別和位置是影響巧衍生物的幾大重要因素。它們與巧 生色團(tuán)的共輛程度、空間結(jié)構(gòu)、剛性大小W及電子誘導(dǎo)效應(yīng)等都會(huì)對(duì)分子的光電子性能產(chǎn) 生重要影響。另外，巧還能夠與石墨底面通過n鍵堆積產(chǎn)生很強(qiáng)的相互作用，最近多用來 分散單壁碳納米管。在2001年化en等就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)巧與碳納米管的側(cè)壁有很強(qiáng)的相互作 用。從那時(shí)起，不同的含有巧的小分子化合物被合成并被用于碳納米管的非共價(jià)功能化研 究。正如預(yù)想的那樣，該種功能化的碳納米管在水或者有機(jī)溶劑中都顯示出了較純碳納米 管更好的分散性。然而，對(duì)于通過溶液方法制備聚合物/碳納米管復(fù)合材料來說，碳納米管 的濃度還是很低，而且分散穩(wěn)定性比較差。與小分子分散劑相比，大分子有更長(zhǎng)的鏈段因而 能夠提供更多的溶解位點(diǎn)同時(shí)使得碳納米管之間具有互相排斥的足夠的空間體積，最終有 利于碳納米管的分散。但在聚芳離體系中應(yīng)用還鮮有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是通過含棚酸醋的聚芳離酬與1-漠巧單體反應(yīng)制備含巧聚芳離 酬，再利用得到的含巧聚芳離酬對(duì)單壁碳納米管進(jìn)行物理改性，進(jìn)而制備功能化單壁碳納 米管/聚離離酬復(fù)合材料。
[0004] 本發(fā)明首先是由雙酪A和4, 4'-二氣-二苯甲酬反應(yīng)得到雙酪A型聚芳離酬 (PAKO,然后在1,5-環(huán)辛二締氯化銀二聚體及4,4'-二叔了基-2,2'-聯(lián)化晚的共同作 用下與聯(lián)棚酸頻哪醇醋發(fā)生棚化反應(yīng)，制備出含棚酸醋的聚芳離酬；含棚酸醋的聚芳離酬 再在四=苯基麟化鈕和碳酸鐘的共同作用下與1-漠巧反應(yīng)生成含巧聚芳離酬。
[0005] 本發(fā)明選用了 1，5-環(huán)辛二締氯化銀二聚體催化棚化反應(yīng)及四=苯基麟化鈕催化 苯棚酸醋和漠巧偶聯(lián)的方法，成功地將巧單體引入到聚芳離酬中，不但不會(huì)影響聚芳離酬 本身的性能，而且能夠生成性能穩(wěn)定的新型的高分子材料含巧聚芳離酬。最后利用得到的 含巧聚芳離酬對(duì)單壁碳納米管進(jìn)行物理改性，進(jìn)而得到單壁碳納米管/聚離離酬復(fù)合材 料。
[0006] 本發(fā)明所述的含棚酸醋的聚芳離酬是由雙酪A型聚芳離酬主鏈和棚酸頻哪醇醋 側(cè)鏈組成，棚酸頻哪醇醋的摩爾含量為10%~30%，其結(jié)構(gòu)式如下所示：
[0007]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 含芘聚芳醚酮，其結(jié)構(gòu)式如下所示：
其中 m = 14 ~23 ;2a+b+c = 0· 1 ~0· 3, d+(2a+b+c) = 1。
2. 權(quán)利要求1所述的含芘聚芳醚酮的制備方法，其特征在于：是將結(jié)構(gòu)式如下所示的 含硼酸酯的聚芳醚酮和是其1~2倍摩爾量的1-溴芘放入反應(yīng)容器中，再加入是含硼酸酯 的聚芳醚酮中硼酸酯摩爾量1%~3%的四三苯基膦化鈀、是含硼酸酯的聚芳醚酮中硼酸 酯摩爾量3倍的碳酸鉀，然后抽真空并充入高純氮?dú)?，反?fù)3~5次；注入有機(jī)溶劑氯仿、四 氫呋喃或二氧六環(huán)溶解后，再緩慢注入有機(jī)溶劑體積3%~10%的蒸餾水，密封，在油浴中 60~80°C反應(yīng)10~20小時(shí)；旋蒸除去有機(jī)溶劑，用丙酮抽提20~30h，用有機(jī)溶劑三氯甲 烷、四氫呋喃或二氧六環(huán)溶解，采用柱層層析硅膠柱過濾，旋蒸除去有機(jī)溶劑，丙酮洗4~6 遍，過濾，烘干，得到含芘聚芳醚酮，
η = 15 ~25 ;2x+y+z = 0. 1 ~0. 3, t+(2x+y+z) = 1。
3. -種含芘聚芳醚酮改性的單壁碳納米管，其特征在于：是將權(quán)利要求1所述的含芘 聚芳醚酮用四氫呋喃、氯仿或1，2-二氯苯溶解，配置濃度為1~2mg/mL的聚合物溶液， 然后加入單壁碳納米管，單壁碳納米管與含芘聚芳醚酮的質(zhì)量比是16 :70~80,在水浴及 20~30°C條件下超聲2~4h，然后放置8~16h，最后采用玻璃棉過濾，靜置12~24h，從 而得到含芘聚芳醚酮改性的單壁碳納米管。
4. 一種功能化單壁碳納米管/聚醚醚酮復(fù)合材料，其特征在于：是將權(quán)利要求1所述 的含芘聚芳醚酮先用四氫呋喃、氯仿或1，2-二氯苯溶解，配置濃度為1~2mg/mL的聚合物 溶液，加入單壁碳納米管，單壁碳納米管與含芘聚芳醚酮的質(zhì)量比是16 :70~80,超聲2~ 4h，再加入200~400目的聚醚醚酮超細(xì)粉，其與含芘聚芳醚酮的質(zhì)量比為1 :15~25,超聲 〇. 5~lh，旋蒸除去溶劑，烘干，得到灰色固體粉末；將得到的固體粉末加入到裝有溫度計(jì)、 機(jī)械攪拌及干燥管的三口燒瓶中，加入環(huán)丁砜或者二苯砜，開啟攪拌，加熱升溫至250~ 290°C，待固體溶解后再攪拌0. 5~lh，出料于鐵板上；用高速攪拌器將出料后產(chǎn)物粉碎成 粉末，再用丙酮煮3~5遍，烘干，得到灰色粉末，即功能化單壁碳納米管/聚醚醚酮復(fù)合材 料。
【專利摘要】一種含芘聚芳醚酮、制備方法及其在改性單壁碳納米管/聚醚醚酮復(fù)合材料中的應(yīng)用，屬于高分子材料制備技術(shù)領(lǐng)域。首先利用含硼酸酯的聚芳醚酮與1-溴芘單體在四三苯基膦化鈀催化下反應(yīng)制備含芘聚芳醚酮；接著，利用含芘聚芳醚酮對(duì)單壁碳納米管進(jìn)行物理改性。最后，將功能化的單壁碳納米管與聚醚醚酮通過溶液共混的方法制備單壁碳納米管/聚醚醚酮復(fù)合材料，由于含芘聚芳醚酮對(duì)單壁碳納米管進(jìn)行了表面改性使得單壁碳納米管在聚醚醚酮中分散均勻。因此，這種含芘聚芳醚酮有望成為一種優(yōu)異的碳納米管的偶聯(lián)劑，可以有效地解決碳納米管在聚芳醚酮體系中的團(tuán)聚問題。
【IPC分類】C08L61-16, C08K7-24, C08G65-40, C08L71-10
【公開號(hào)】CN104725630
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510056010
【發(fā)明人】張海博, 王永鵬, 姜振華, 陳崢, 孫揚(yáng), 商贏雙
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年2月3日