[发明专利]一种西佛碱铜配合物修饰碳纳米管及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种西佛碱基金属配合物修饰碳纳米管，该添加剂至少包含一种具有通式(I)结构的西佛碱铜配合物作为修饰化合物，被修饰母体为碳纳米管，其制备方法主要包括如下步骤：1)西佛碱铜配合物的合成，2)碳纳米管酸化处理，3)酸化碳纳米管在西佛碱Cu配合物的酸化THF溶液中的超声复合处理等。本发明首次提出采用西佛碱铜配合物对碳纳米管进行表面修饰，改善碳纳米管易聚集成束缠绕、表面相对惰性、在常见有机溶剂中分散度较低等弱点，提高其在润滑油添加剂及聚合物耐磨材料添加剂领域的适用性；且涉及的原料来源简单、制备工艺简单、成本低，适合推广应用。

技术领域

本发明属于润滑油添加剂技术领域，具体涉及一种西佛碱铜配合物修饰碳纳米管及其制备方法和应用。

背景技术

碳纳米管作为一维的纳米材料，其重量轻，六边形结构连接完美，具有许多特殊的力学、电学和化学性能。近年来，随着对碳纳米管和纳米材料研究的深入，也不断地展现出其广阔的应用前景。利用碳纳米管的优良性质，可以制出很多性能优异的复合材料。例如碳纳米管材料增强的塑料，其力学性能优良、导电性好、耐腐蚀、能屏蔽无线电波。用碳纳米管增强的陶瓷复合材料，具有强度高，抗冲击性能好等优点。碳纳米管上存在五元环，增强了反应活性。在高温和其他物质存在的条件下，碳纳米管易在端面处打开，极易被金属浸润并与金属形成金属基复合材料，形成的材料强度高、耐高温、热膨胀系数小、具有较强的抵抗热变性能。

然而，碳纳米管易聚集、易缠绕；同时，与其他纳米粒子相比，碳纳米管表面相对“惰性”，在常见的有机溶剂中分散度低，使其应用范围受到了极大限制。解决这一问题的有效途径是对碳纳米管表面进行功能化修饰，即在碳纳米管表面进行物理或者化学处理，改变碳纳米管表面结构或物理化学性质，提高其活性，从而提高其与其他物质的溶合程度和分散能力。

目前，碳纳米管的表面处理方法主要包括两大类：物理修饰和化学修饰。其中，最常见、有效的方法是化学修饰。主要有：酰氯化修饰碳纳米管法、胺类修饰碳纳米管法和氟化反应修饰碳纳米管法等。碳纳米管酰氯化修饰法是以氯化亚砜与带有羧基的碳纳米管发生化学反应，将羧基取代为酰氯基，从而进一步与其他物质反应的方法(王红娟,彭峰,邝志敏,等.羧基化碳纳米管的酯化与酰氯化修饰研究[J].炭素技术,2004,23,10-12.)。胺类修饰碳纳米管法通常以酸化或者酰氯化处理后的碳纳米管与胺类反应，生成的物质能溶于有机溶剂和具有各种性能的方法(朱钟鸣,孙丽娜,郭唐华,等.聚合物/碳纳米管纳米复合材料研究进展[J].材料科学与工程学报,2013,31.)。氟化反应能够显著提高碳纳米管导电导热性能、吸附性能和表面极性。Khabasheskua等利用化学气相沉积法在不破坏结构的条件下成功地对碳纳米管表面进行了氟化处理，并通过亲核取代反应在氟化碳纳米管表面进一步成功地开发了能够适应不同聚合物基体的表面含有氨基、羟基以及羧基的功能化碳纳米管(Khabashesku V N,Margrave J L,Barrera E V.Functionalized carbon nanotubesand nanodiamonds for engineering and biomedical applications[J].Diamond&Related Materials,2005,14,859-866.)。

目前，现有的修饰方法反应条件苛刻、操作复杂，且可用于修饰的化学官能团种类较少。

发明内容

本发明的主要目的是针对上述现有技术的不足，提供一种西佛碱铜配合物修饰碳纳米管，采用西佛碱铜配合物修饰碳纳米管，改善碳纳米管表面相对惰性、在常见有机溶剂中分散度较低等弱点，发展其在减摩、抗磨润滑油添加剂领域的适用性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种西佛碱铜配合物修饰碳纳米管，其特征在于，它以西佛碱铜配合物为修饰化合物，被修饰基体为碳纳米管；所述西佛碱铜配合物的结构通式见式I：