[发明专利]含有碳纳米颗粒的复合材料

权利要求书

1.一种生产复合材料的方法，所述方法包括如下步骤：

a)使至少一种经化学改性的碳纳米颗粒与至少一种溶胶/凝胶形成组分反应形成溶胶/凝胶，

b)向所形成的溶胶/凝胶中加入有机聚合物材料，

c)将所得混合物转化为固体复合材料。

2.权利要求1的方法，其中所述溶胶/凝胶中的基于碳的纳米颗粒以共价方式与所述至少一种溶胶/凝胶形成组分连接。

3.权利要求1或2中任一项的方法，其中所述碳纳米颗粒选自富勒烯分子，特别是C₃₆-、C₆₀-、C₇₀-、C₇₆-、C₈₀-、C₈₆-、C₁₁₂-富勒烯或其任意混合物；纳米管，特别是MWNT、SWNT、DWNT；无规取向的纳米管，以及洋葱状富勒烯或金属富勒烯、碳纤维、灰粒或石墨颗粒；以及其组合。

4.权利要求1-3中任一项的方法，其中所述碳纳米颗粒通过用适宜的能与溶胶/凝胶形成组分反应的连接基官能化而化学改性。

5.权利要求4的方法，其中所述连接基选自伯、仲或叔氨基、直链或支链、取代或未取代的烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、环炔基、芳基、烷基芳基、芳基烷基、烯基芳基、芳基烯基、炔基芳基、芳基炔基；烷基-金属醇盐、卤素、芳族或脂族醇基、吡咯烷基、酞菁基、羧基、羧酸盐、酯、醚等。

6.权利要求1-5中任一项的方法，其中所述纳米颗粒通过与3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、6-氨基-1-己醇、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、环己胺、丁酸胆甾醇酯(PCBCR)、1-(3-甲氧基羰基)-丙基)-1-苯酯中的一种或其组合反应而官能化。

7.权利要求1-6中任一项的方法，其中所述纳米颗粒在化学改性前的平均粒径为0.5nm-500nm，优选0.5nm-100nm，更优选0.7nm-50nm。

8.权利要求1-10中任一项的方法，其中所述至少一种溶胶/凝胶形成组分选自醇盐、金属醇盐、金属氧化物、金属乙酸盐、金属硝酸盐、金属卤化物及其组合。

9.权利要求8的方法，其中所述溶胶/凝胶形成组分选自硅醇盐及其低聚物形式；烷基烷氧基硅烷；芳基三烷氧基硅烷和苯基三丁氧基硅烷；苯基三(3-缩水甘油醚氧基)硅烷氧化物(TGPSO)、氨基烷基硅烷；3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、双酚A-缩水甘油基硅烷；(甲基)丙烯酰基硅烷、苯基硅烷、低聚硅烷或聚硅烷、环氧硅烷；氟烷基硅烷以及前述物质的任意混合物。

10.权利要求8的方法，其中所述溶胶/凝胶形成组分选自金属卤化物并与氧官能化的碳纳米颗粒反应，所述氧官能化的碳纳米颗粒选自醇盐、醚、酯、醇或乙酸盐官能化的碳纳米颗粒。

11.权利要求1-3中任一项的方法，其中所述溶胶/凝胶包含水，所述水与所述溶胶/凝胶形成组分的摩尔比在0.001-100范围内。

12.前述权利要求中任一项的方法，其中所述溶胶/凝胶在有机溶剂存在下形成，溶胶/凝胶和/或所得复合材料的溶剂含量为0.1％-90％。

13.前述权利要求中任一项的方法，其中加到所述溶胶/凝胶中的有机材料选自脂族或芳族聚烯烃的均聚物或共聚物，如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异丁烯、聚戊烯；聚丁二烯；聚碳酸酯；聚降冰片烯、聚炔、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚乙烯化合物如聚氯乙烯或聚乙烯醇；聚(甲基)丙烯酸、聚丙烯腈、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、蜡、石蜡、费托蜡；二聚二甲苯一羧酸、醇酸树脂、氟化橡胶、环氧树脂、丙烯酸树脂、酚树脂、胺树脂、焦油、焦油类材料、焦油沥青、沥青、淀粉、纤维素、紫胶、可再生原材料的有机材料、任何前述物质的混合物、共聚物和组合。

14.前述权利要求中任一项的方法，其中溶胶/凝胶和有机聚合物材料的混合物向固体复合材料的转化通过干燥获得。

15.权利要求14的方法，其中所述干燥通过在-200℃到3500℃范围内热处理获得，任选地在减压或真空下进行。