[发明专利]一种聚合物的制备及其对碳纳米管化学修饰的方法

权利要求书

1.一种聚合物的制备方法，其特征在于：利用原子转移自由基聚合合成端基具有一个卤素原子的聚合物，该卤素原子与金属叠氮化合物反应转变为叠氮基团，得到端基为叠氮基团的聚合物。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：包括：

(a)将原子转移自由基反应的催化剂/配位剂以摩尔比1∶1～1∶3置于反应瓶中，密封后抽真空，充氮气，重复操作3次，以保证ATRP反应在无氧环境下进行；用注射器注入单体，常温搅拌0～5h；然后升温至0～180℃，注入一定量的引发剂；反应4～48h后，向反应瓶中加入四氢呋喃，充分溶解后，在甲醇中沉淀；过滤后滤饼重新用四氢呋喃溶解，在甲醇中沉淀；重复操作若干次直至得到白色物质，过滤，真空干燥，得到一个卤素原子封端的相应聚合物；

(b)摩尔比为1∶1～1∶20聚合物和金属叠氮化合物混合在N，N-二甲基甲酰胺中；25℃～100℃下搅拌反应5～12小时；加入四氢呋喃稀释，在甲醇中沉淀；过滤后滤饼用去离子水洗涤若干次，直至叠氮化合物被完全洗去，过滤，真空干燥；产物在低温环境下保存；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤(a)中所述的单体可以是苯乙烯及取代苯乙烯，包括：对甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯等；丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯，包括：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯等；带有功能基团的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯，包括：丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基丙烯酸酯。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤(a)中所述的的原子转移自由基聚合的引发剂可以为α-卤代碳基化合物，包括：α-氯丙酸乙酯、α-溴丙酸乙酯、α-溴代异丁酸乙酯等；α-卤代苯基化合物，包括：α-氯代苯乙烷、α-溴代苯乙烷、苄基氯、苄基溴等；α-卤代腈基化合物，包括：α-氯乙腈、α-氯丙腈等；多卤化物，包括：四氯化碳、氯仿等。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(a)中所述的卤素原子包括Cl，Br，I；金属叠氮化合物包括Li，Na，K叠氮化合物。

6.使用权利要求1至5中任一所述方法制得的叠氮基封端的聚合物对碳纳米管的化学修饰的方法，其特征在于：将制得的叠氮基封端的聚合物与碳纳米管在溶剂中混合，充分搅拌，在惰性气体保护，高温条件下反应。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：将碳纳米管分别与叠氮基封端的聚合物在高沸点溶剂中搅拌0～48h，然后在氮气保护环境中于100℃～300℃下反应12～120小时；冷却至室温，混合物用适量上述高沸点溶剂稀释，超声波振荡1～6小时，经0.2～0.8μm孔径的聚偏氟乙烯膜过滤；滤饼用溶剂洗涤数次，直至滤液滴加到甲醇中不会产生白色絮状沉淀为止；真空干燥即得相应聚合物修饰的碳纳米管。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的所用的碳纳米管包括催化裂解、电弧放电、模板法以及激光蒸发方法制备的单壁和复壁碳纳米管；所述的所用的溶剂为高沸点溶剂，包括1，2-二氯苯、氯苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、环己酮、环己醇、二甲基亚砜、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、喹啉等。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：叠氮基与碳纳米管表面经过环加成生成五元环中间体，中间体在热的作用下失去N₂，从而完成叠氮基向碳纳米管的加成，聚合物以共价键的形式连接到碳纳米管的表面。