[发明专利]一种利用生物可降解塑料制备碳纳米管的方法

权利要求书

1.一种利用生物可降解塑料制备碳纳米管的方法，其特征在于：先按质量比将85-99％生物可降解塑料、0.6-10％有机改性的层状化合物和0.4-5％催化剂，采用密炼机熔融共混法、双螺杆挤出法或溶液反应法制备成生物可降解复合物，再采用马弗炉制备法或管式炉制备法，得到含碳纳米管的混合物，最后经纯化处理得到碳纳米管；

所述生物可降解塑料为聚二元酸酯、聚羟基烷酸酯或聚乙烯醇或聚己内酯，或它们的共聚物；

所述有机改性的层状化合物为有机改性的双氢氧化物、有机改性的磷酸盐或有机改性的蒙脱土；

所述催化剂为铁、钴或镍的单质，以及他们的氧化物、氢氧化物、氯化物、硫化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、草酸盐、甲酸盐或乙酸盐；

所述纯化处理为：将所得到的含碳纳米管的混合物浸入质量百分浓度为15-30％的氢氟酸溶液中，磁力搅拌12h后，离心，倾去上清液，将所得固体物质浸入质量百分浓度为30％-65％的硝酸溶液中，在80-140℃回流6-24h，离心分离后，即得到纯化的碳纳米管。

2.如权利要求1所述利用生物可降解塑料制备碳纳米管的方法，特征在于所述聚二元酸酯是聚草酸乙二醇酯、聚草酸丁二醇酯、聚草酸新戊二醇酯、聚丁二酸乙二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸乙二醇酯或聚己二酸丁二醇酯中的一种或多种；其结构式为：

其中n是1、2、3或4，m是0、1、2或3。

3.如权利要求1所述利用生物可降解塑料制备碳纳米管的方法，特征在于所述聚羟基烷酸酯是聚乳酸、聚3-羟基丁酸酯、聚4-羟基丁酸酯、聚3-羟基丁酸酯与聚4-羟基丁酸酯共聚物、聚3-羟基戊酸酯、聚3-羟基丁酸酯与聚3-羟基戊酸酯共聚物、聚3-羟基己酸酯、聚3-羟基丁酸酯与聚3-羟基己酸酯共聚物、聚3-羟基壬酸酯或聚3-羟基十二酸酯中的一种或多种；其结构式为：

其中R是甲基、乙基或丙基，m是0、1或2。

4.如权利要求1所述利用生物可降解塑料制备碳纳米管的方法，特征在于所述有机改性的双氢氧化物的结构为：[M²⁺_1-xN³⁺_x(OH)₂]^m+A^m-_m/n·mH₂O，其中M²⁺为二价金属离子，选自Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺、Mn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺、Sn²⁺或Pb²⁺；N³⁺为三价金属离子，选自Al³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺或La³⁺；A^m-为阴离子，包括F^-、Cl^-、Br^-、I^-、OH^-、ClO₄^-、NO₃^-、CO₃^2-或SO₄^2-；该有机改性的双氢氧化物的制备方法为：配制二价金属离子和三价金属离子摩尔比为1-6∶1、金属离子总浓度为0.1-2mol/l的水溶液；在室温、搅拌下逐滴加入摩尔浓度为1-4mol/l的碱溶液，调节pH为6.5-12，然后升温到70-140℃，加入三价离子摩尔量0.5-2.5倍的阴离子型有机改性剂，反应7-60h后将沉淀物离心、水洗至中性，干燥后即得到有机改性的双氢氧化物；所述阴离子型有机改性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、丁基萘磺酸钠、二丁基萘磺酸钠、二异丙基萘磺酸钠、单双甲基萘磺酸钠或月桂醇基硫酸钠；

所述有机改性的磷酸盐的结构式为M[HPO₄]₂·nH₂O，其中M为金属离子，选自Sn、Zr、Ti或Hf离子；该有机改性的磷酸盐的制备方法为：将0.5mol的可溶性金属盐溶于1000-2000ml的蒸馏水中，加入0.4-1.2mol质量浓度为30％的HF溶液，再加入1-1.6mol质量浓度为85％的H₃PO₄溶液，将该混合溶液在60-120℃回流反应5-12h后，用蒸馏水洗涤至溶液为中性，干燥，得到磷酸盐；按液固质量比为100ml/g将该磷酸盐的粉末分散于水溶液中成均匀的悬浮液，再按乙胺与磷酸盐摩尔比为2-3∶1将0.2-0.4mol/l的乙胺溶液滴加到悬浮液中，超声30-120min至得到均匀的胶体溶液，然后加入按磷酸盐重量0.5-2.5倍的阳离子型有机改性剂，超声30-10min，离心、水洗至中性，干燥后即得到有机改性的磷酸盐；所述阳离子型有机改性剂选自十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基溴化铵；

所述有机改性的蒙脱土选自有机改性的钠基蒙脱土、有机改性的铁基蒙脱土或有机改性的镍基蒙脱土；该有机改性的蒙脱土制备方法为：将可溶性金属盐、硅酸钠和乙酸镁或乙酸锌按摩尔比为1.4-1.9∶3.8-4.2∶0.25-0.35配制成溶液，调pH至10.5-12.5，放入高压釜内于150-170℃反应12-48h，得到蒙脱土；把上述制备的蒙脱土与阳离子型有机改性剂按质量比为1∶1-2.5的比例混合后、按液固质量比为80ml/g加入到蒸馏水中，在60-140℃加热搅拌4-48h后离心分离，再用蒸馏水洗涤至中性，干燥后即得到有机改性的蒙脱土；所述阳离子型有机改性剂选自十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基溴化铵。