[发明专利]一种碳纳米管分散剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米管分散剂及其制备方法，该分散剂由N‑乙烯基吡咯烷酮、不饱和大单体A聚合制备获得。本发明公开的碳纳米管分散剂具有分散效果好、稳定性佳、制备工艺简单、结构可控的优点，可应用于碳纳米管的分散领域，还可用作其他领域的分散剂、悬浮剂、稳定剂。

技术领域

本发明涉及碳纳米管领域，特别是一种用于分散碳纳米管的分散剂；本发明还涉及前述碳纳米管分散剂的制备方法。

背景技术

碳纳米管(CNTs)自从1991年发现以来，以其优异的化学特性、力学性能、热性能、光性能、电性能等一直受到科学工作者的广泛关注。但是碳纳米管为管状纳米材料，具有极大的长径比和比表面积，同时CNTs之间具有较强的范德华力，使其极易发生缠绕团聚等现象，因此在基体中难以分散，进而严重制约了产品的性能。因此，要发挥出CNTs的优异性能，如何均匀稳定地分散CNTs是亟需解决的关键性问题。

利用强氧化性酸可改变CNTs表面结构，在其表面接入其他官能团，可通过对表面的化学改性，增强CNTs与分散介质的相容性，进而有利于得到均匀稳定的分散液。但是该方法破坏了CNTs的表面结构，导致管壁之间不能有序排列，使其导电性、电磁性、力学性能等均出现显著降低。国内外大量文献和专利报道可采用非共价处理的方法对CNTs进行分散，即利用特殊结构的分散剂与CNTs相作用，实现定向排列和稳定分布，增强CNTs在分散介质中的分散性。如中国科学院上海硅酸盐研究所CN 101773801 A提出以生物分子分散碳纳米管，其在不破坏碳纳米管结构的情况下可实现对CNTs的分散，然而该类生物基分散剂生产工艺复杂，且不易得到，成本昂贵。江南大学CN 106587013 A设计出一种开关型分散剂，其可在水溶液中分散CNTs，但是该分散剂在使用过程中需通入氮气、空气或加热分解，使用方法复杂，并且只可在水溶液中分散，应用条件较局限。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种结构可控、成本经济且能稳定分散CNTs的分散剂。

本发明的另一个目的在于提供上述分散剂的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种碳纳米管分散剂，是由N-乙烯基吡咯烷酮、不饱和大单体A聚合制备获得，其中不饱和大单体A结构通式如式Ⅰ所示：

其中，R₁为H或者C₁-C₄的烷基；W为-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-OCH₂CH₂CH₂CH₂-或者基团；X为O或NH，n为1-100的整数；Z为H、烷氧基或R₂为C₁-C₂₀的烷基；

Y为聚醚、聚酯或聚酰胺，结构通式分别如式Ⅱ、III、Ⅳ所示：

其中，k和m为0-100的整数，且k和m不同时为0；R₃、R₄、R₅、R₆、R₇和R₈为C₁-C₁₈的亚烷基、C₁-C₂₄的芳基或芳基亚烷基；p、q、s和t为1-100的整数；

不饱和大单体A为式Ⅰ结构通式中各结构的一种或几种组合；

单体A与不饱和大单体A的摩尔比为1:1～30:1。