[发明专利]一种聚萘二胺∕碳纳米管复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚萘二胺∕碳纳米管复合材料制备方法技术领域，具体涉及利用太阳光制备聚1,8-萘二胺∕碳纳米管复合材料及聚N,N′-(对吡啶基)次甲基-1,8-萘二胺∕碳纳米管复合材料。

背景技术

聚萘二胺（PDAN）是继聚苯胺（PAN）和聚吡咯（PPY）之后的又一类新型导电高分子，聚萘二胺既具有大π键结构特征,同时在分子链中含有大量的活性自由氨基和亚氨基，使其性能在某些方面要优于传统的本征导电聚合物。

碳纳米管（CNTs）具有优良的电化学特性而被广泛用作填充材料，使复合材料的导电性能、力学性能及稳定性得到了较大的提高。碳纳米管优良的力学性能可以明显改善聚合物材料的强度和韧性，独特的导电性能和光电性能可以提高聚合物材料的电导率和制备新型的光电聚合物复合材料，然而美中不足之处是管束间较强的范德华力作用使得碳纳米管本身容易缠绕聚集形成团聚。

碳纳米管的复合改性已经成为目前研究热点之一，尤其是将碳纳米管与含有π电子的导电聚合物通过π–π*非共价键作用相结合而得到的复合材料更是引起了广泛关注。聚萘二胺作为一类新型导电高分子，分子链中具有大π键结构，碳纳米管与聚萘二胺分子链中共轭结构之间能够通过π–π*共轭作用形成强烈的非共价键合，不仅可以提高聚萘二胺∕碳纳米管复合材料的结构有序性和载流子传输特性，使其导电性能和力学性能要优于单纯的萘二胺聚合物，而且可以防止碳纳米管团聚作用的发生。

王化等（碳纳米管∕聚苯胺纳米复合导电粉末的制备方法，CN102134317A,2011,07,27.）将碳纳米管、苯胺和质子酸混合后制成细乳液，然后向其中滴加氧化剂的水溶液制备了碳纳米管∕聚苯胺纳米复合导电粉末。利用原位化学氧化聚合制备复合物时氧化剂及低聚物会残留在复合物中难以除尽，最终影响复合物性能，且制备复合物时对单体的预处理过于复杂。Rossi等(Tamburri E,Orlanducci S,et al.Modulation of electrical properties in single-walled carbonnanotube/conducting polymer composites.Carbon,2005,43:1213-1221.)利用电化学氧化法研究了聚1,8-萘二胺与碳纳米管的复合，其电导率用电荷转移来表示，发现聚1,8-萘二胺覆盖在碳纳米管上所形成的复合膜的电导率比纯聚1,8-萘二胺膜提高了2个数量级。电化学氧化法反应条件温和易控，聚合物在电化学聚合的掺杂过程也同时完成，但聚合结束时残留大量单体，产品成本较高，并且受到设备的限制，难以规模化生产。

目前，还没有利用太阳光制备聚萘二胺∕碳纳米管复合材料的相关报道，本发明与上述文献和专利不同，本发明采用太阳光制备聚萘二胺∕碳纳米管复合材料，研究表明聚萘二胺包覆在碳纳米管上形成了以碳纳米管为核，以聚萘二胺为壳的核壳纳米线结构。太阳光来源丰富，无污染，将太阳光用于光聚合反应具有重要的实际应用价值。利用太阳光制备聚萘二胺∕碳纳米管复合材料可节省大量成本且实验设备简单，易于后处理，无杂质残留，是一种经济有效、环保便捷的新途径。

技术内容

本发明与背景技术相比的优点是提供了一种制备聚萘二胺∕碳纳米管复合材料的新方法，即根据太阳光能使萘二胺单体发生聚合反应这一特性利用太阳光制备聚萘二胺∕碳纳米管复合材料，该方法可以节省大量成本且实验设备简单，易于后处理，无杂质残留，是一种节能环保的新途径，制备的复合物具有较为完美的核壳结构。

一种聚萘二胺∕碳纳米管复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1).萘二胺单体的精制，为以下两种方法之一：

方法一：以乙醇为溶剂，向烧杯中加入1,8-萘二胺单体，重结晶，过滤，洗涤，干燥得精制1,8-萘二胺单体；每克1,8-萘二胺需加溶剂3～4ml；

或者，方法二，以四氢呋喃为溶剂，向三口烧瓶中加入如方法一制得的精制1,8-萘二胺单体和4-吡啶甲醛，回流20～30小时后，蒸馏，洗涤，干燥得精制N,N′-(对吡啶基)次甲基-1,8-萘二胺；每毫摩尔1,8-萘二胺需加溶剂10～20ml，物料配比为摩尔比4-吡啶甲醛：1,8-萘二胺=1:1～2；

2).聚萘二胺∕碳纳米管复合物的制备：在溶剂中溶解上述方法制得的萘二胺单体配制溶液，置于罗口瓶后向其中加入碳纳米管，分散1～5h后在太阳光下照射12～48h，过滤，洗涤，干燥得聚萘二胺∕碳纳米管复合物；每毫摩尔萘二胺需加溶剂20～1000ml，物料配比为质量比萘二胺：碳纳米管=1:0.01～0.30。