[发明专利]马来酸酐接枝碳纳米管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种纳米材料技术领域的碳纳米管及其制备方法，具体是一种马来酸酐接枝碳纳米管及其制备方法。

背景技术

碳纳米管是一种低密度、超高强度、超高模量、高弹性的一维纳米材料，既具有碳纤维的固有性质，又具有金属材料的导电导热性、陶瓷材料的耐热耐蚀性、纺织纤维的柔软可编性以及高分子材料的易加工性，是一种性能优异的增强材料。对碳纳米管复合材料的研究和应用主要集中于高分子基复合材料。但对由碳纳米管的引入而带来的一些问题必须在很大程度上加以改善才会得到综合性能优异的复合材料。碳纳米管与基体的界面强度过低是其中最关键的问题之一。过低的界面强度导致应力很难在基体和碳纳米管之间实现传递，碳纳米管很难充分承载而发挥其强韧性。

目前，提高碳纳米管与基体材料界面结合的最常用手段是通过化学途径进行表面改性。一般是先通过化学方法在碳纳米管表面制造键合不饱和的活性碳原子，然后再通过化学反应在碳纳米管表面接枝上与基体间具有较强键合作用的官能团。在聚丙烯等基体的复合材料，常常对碳纳米管接枝马来酸酐，可实现对力学性能的有效提升[Chen XH，Preparation andcrystallization of carbon nanotube/maleic anhydride-grafted polypropylenecomposites，Journal of materials science and technology，2008(24)2，279～284]。

经过对现有技术的检索发现，《对碳纳米管的马来酸酐接枝一般通过化学途径进行》(王国建等，一种功能化碳纳米管的制备方法与应用)、中国专利文献号CN101104511A(一种高分子修饰碳纳米管的制备方法及其应用)、中国专利文献号CN101104512A(一种功能化碳纳米管的制备方法及其应用)、中国专利文献号CN101104512A(一种碳纳米管功能基化的方法)以及中国专利文献号CN101407321A均记载了对碳纳米管进行马来酸酐接枝处理，但上述技术中涉及的化学处理方法均对碳纳米管的结构完整性产生一定的损伤、对碳纳米管结构完整性和高力学性能将带来过度破坏，从而对复合材料的力学性能乃至导电、导热性等都将有很大的负面影响；同时，化学处理的操作一般均较繁琐，成本较高，环保性能不好。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种马来酸酐接枝碳纳米管及其制备方法，通过对碳纳米管与单体、引发剂的混合物进行电子束辐照，直接在碳纳米管表面实现马来酸酐接枝改性的方法。该方法可极大降低目前应用的化学接枝途径给碳纳米管带来的结构损伤和性能损失，提高碳纳米管的改性效率；且具有高效、环保、低耗、易控等技术优势。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及马来酸酐接枝碳纳米管，其结构式为CNT-C₄H₃O₃，其分子结构为：

本发明涉及上述马来酸酐接枝碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：

第一步，配置马来酸酐溶液，将碳纳米管加入到马来酸酐溶液中，得到混合液体。

所述的碳纳米管为多壁碳纳米管或单壁碳纳米管中的一种或其组合；

所述的马来酸酐溶液是指浓度为0.01～10mol/L的马来酸酐溶解于丙酮、正己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、苯、甲苯、四氢呋喃中的一种或其组合；

所述的碳纳米管与马来酸酐溶液的比例为0.01～3g/L；

第二步，将所得混合液体用电子束辐照源进行辐照处理，经干燥后得到马来酸酐接枝碳纳米管。

所述的电子束辐照源为加速器电子或γ-射线或其组合；

所述的辐照处理是指：辐照剂量为50～500kGy，辐照剂量率为10～200kGy/h。

本发明采用电子束辐照对碳纳米管与马来酸酐的混合物进行处理，直接在碳纳米管进行马来酸酐接枝改性。该方法可极大降低化学改性途径给碳纳米管带来的结构损伤和性能损失，提高碳纳米管的改性效率；且具有高效、环保、低耗、易控等技术优势。

附图说明

图1为实施例拉曼谱图。

图2为实施例红外光谱图。

图3为实施例透射电镜照片。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1