[发明专利]一种功能化碳纳米管的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种碳纳米管的制备方法，其特征在于：通过分子设计，先制备带有羟基的改性碳纳米管，然后将这种含羟基碳纳米管与带有马来酸酐链段的聚合物反应，得到带有马来酸酐链段的聚合物功能化的碳纳米管。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：包括：

将碳纳米管原料以0.1～100重量比与强氧化性酸混合，用0～100kHz超声波处理0.1～100hr后加热20～200℃，反应0.5～100hr，以滤膜抽滤，反复洗涤多次至中性，真空干燥后得到酸化的碳纳米管；

取经上述酸化碳纳米管1重量份和二氯亚砜1～100重量份，20～160℃下搅拌回流5～100h；过滤并用THF反复洗涤除去酰化剂，得到酰氯化的碳纳米管；取酰氯化的碳纳米管1重量份与二元醇或多元醇1～50重量份混合，加热至0～200℃，磁力搅拌冷凝回流1～60h；然后抽滤，反复洗涤，真空干燥，得到表面带有羟基的碳纳米管；

将以上带有羟基的碳纳米管与带有马来酸酐链段的聚合物以重量比1～100加料，于0～120℃，加催化剂反应24～96小时；经过滤，洗涤，真空干燥，得到带有马来酸酐链段的聚合物功能化的碳纳米管。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：其中强氧化性酸选自0.1～70％硝酸、0.1～100wt％硫酸、1/100～100/1摩尔比硝酸和硫酸混合溶液、1/100～100/1摩尔比高锰酸钾和硫酸混合溶液、1/100～100/1摩尔比高锰酸钾和盐酸混合溶液、1/100～100/1摩尔比高锰酸钾和硝酸混合溶液、1/100～100/1摩尔比H₂O₂和硫酸混合溶液、1/100～100/1摩尔比H₂O₂和盐酸混合溶液或者1/100～100/1摩尔比H₂O₂和硝酸混合溶液。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的碳纳米管包括单壁，双壁和多壁碳纳米管。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述反应中所用带有马来酸酐链段的聚合物包括：苯乙烯-马来酸酐共聚物，醋酸乙烯酯-马来酸酐共聚物，硝基苯乙烯-马来酸酐共聚物，乙烯-马来酸酐共聚物，磺化苯乙烯-马来酸酐共聚物，丙烯酸-马来酸酐共聚物，甲基丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物，甲基乙烯醚-马来酸酐共聚物，苯乙烯-丙烯腈-马来酸酐三元共聚物，丙烯酸-醋酸乙烯酯-马来酸酐三元共聚物。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述反应所用的溶剂包括二甲苯、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N，N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、丁酮、苯、甲苯、氯代苯、或者它们的混合物。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述反应所用的催化剂包括对甲苯磺酸、浓硫酸、苯磺酸、硼酸、磷酸、亚磷酸钠、亚磷酸胺、金属碘化物、碳酸锂、亚磷酸三壬苯酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁苯基)酯，硫磺、4，4-二(6-叔丁基-间甲苯基)硫酚、壬苯基二硫酚低聚物、叔戊苯基二硫酚低聚物、二丁基二硫代氨基甲酸镍。

8.根据权利要求1至6中任一所述的方法制得的碳纳米管的应用，其特征在于：将其添加到复合材料中改善碳纳米管与其他材料的相容性，从而最大限度的发挥碳纳米管的优势。