[发明专利]一种改性碳纳米管及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种改性碳纳米管及其制备方法和应用，制备方法包括：将乙醇与水混合，调节pH值为4‑5，加入含炔基的硅烷偶联剂，避光水解，加入碳纳米管，搅拌反应8‑13h，离心、干燥得到物料A；将2‑(叠氮基甲基)吡啶、物料A、碘化铜、N，N‑二异丙基乙胺和N‑溴代丁二酰亚胺加入溶剂中，在常温下搅拌反应10‑20h，旋蒸、纯化得到物料B；将物料B与稀土盐加入无水乙醇中，搅拌3‑4.8h，过滤、洗涤、干燥，加入甲醇中，在搅拌状态下加入肉桂酸钠，搅拌3‑5h，过滤、洗涤、干燥。本发明提出的改性碳纳米管的制备方法过程简单，得到的改性碳纳米管抗菌性和抗氧化性能好，用于涂料中能提高涂料的抗菌性和耐老化性。

技术领域

本发明涉及无机材料技术领域，尤其涉及一种改性碳纳米管及其制备方法和应用。

背景技术

碳纳米管抗张强度高、机械强度和比表面积大、质量极轻、热与化学稳定性高，并具有金属导体和半导体电学性质，目前已经成为一维纳米材料领域的主要研究领域之一。由于碳纳米管具有诸多优异的性能，其潜在的应用领域非常广泛，可以单独使用制作探针、储氢材料、电极材料等，也可以作为添加相，应用于增强、增韧、导电、导热等领域。同时碳纳米管对多种细菌具有一定的抗菌活性，但是其抗菌活性受到其理化性质影响较大，且目前碳纳米管抗菌性能的研究还不够完善，往往使碳纳米管达不到理想的抗菌效果，有待于进一步研究和改进。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种改性碳纳米管及其制备方法和应用，所述制备方法过程简单，得到的改性碳纳米管抗菌性好，抗氧化性能优异，用于涂料中分散性好，能提高涂料的抗菌性和耐老化性。

本发明提出的一种改性碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：

S1、将乙醇与水混合，调节pH值为4-5得到水解液；将含炔基的硅烷偶联剂加入水解液中，避光水解100-150min，加入碳纳米管，搅拌反应8-13h，反应结束后离心、干燥得到物料A；

S2、将2-(叠氮基甲基)吡啶、物料A、碘化铜、N，N-二异丙基乙胺和N-溴代丁二酰亚胺加入溶剂中，在常温下搅拌反应10-20h，反应结束后旋蒸、纯化得到物料B；

S3、将物料B与稀土盐加入无水乙醇中，搅拌3-4.8h，过滤、洗涤、干燥，然后加入甲醇中，在搅拌状态下加入肉桂酸钠，搅拌3-5h，过滤、洗涤、干燥得到所述改性碳纳米管。

优选地，在S1中，水解液与含炔基的硅烷偶联剂的体积比为100-115：1；含炔基的硅烷偶联剂与碳纳米管的重量比为8-18：100。

优选地，所述碳纳米管为酸化处理的碳纳米管。

优选地，在S1中，所述含炔基的硅烷偶联剂为乙炔基三乙氧基硅烷。

优选地，在S1中，所述含炔基的硅烷偶联剂按照以下工艺进行制备：在氮气和冰水浴条件下，将镁粉、丙酮和氯代三甲氧基硅烷混合均匀，加入(4-溴苯基乙炔基)三甲基硅烷，搅拌10-20min；调节温度至40-45℃，在氮气的保护下避光反应10-20h，反应结束后离心，利用正戊烷对上清液进行萃取，旋蒸后得到中间物料；在氮气的保护下，将氢氧化钾与无水甲醇混合，加入中间物料，常温下避光反应4-9h，反应结束后离心，将上清液用正戊烷萃取，旋蒸、洗涤、干燥得到所述含炔基的硅烷偶联剂。

优选地，在S2中，2-(叠氮基甲基)吡啶、物料A、碘化铜、N，N-二异丙基乙胺、N-溴代丁二酰亚胺的重量比为7-8：65-140：100-120：7-8：9.5-12。

优选地，在S2中，所述溶剂为甲醇与二甲基乙酰胺的混合物，且甲醇与二甲基乙酰胺的体积比为1-3：1。

优选地，在S3中，所述稀土盐为硝酸镧、氯化铈、硝酸铈、氯化钐、硝酸钇、硝酸铕中的一种。