[发明专利]一种蓖麻油基聚酯材料、其制备和应用

说明书

本发明属于新材料技术领域，更具体地，涉及一种蓖麻油基聚酯材料、其制备和在多壁碳纳米管分散中的应用。通过以生物基原料蓖麻油的衍生物11‑溴代十一酸为反应原料，以碳酸钾为催化剂、N,N‑二甲基甲酰胺为溶剂，利用逐步聚合原理合成得到蓖麻油基聚酯材料，其分子量较大、具有良好的生物相容性及可降解性，由此解决现有技术的聚酯合成方法温度较高，需要高压，高真空环境等的技术问题。利用1‑芘丁酸作为反应的封端剂，可以使聚酯带上芘分子这一功能基团，利用芘分子与多壁碳纳米管的π‑π堆积作用制备碳纳米管—聚合物杂化材料，提高多壁碳纳米管在溶液中的分散性。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，更具体地，涉及一种蓖麻油基聚酯材料、其制备和在多壁碳纳米管分散中的应用。

背景技术

生物基聚酯材料由于其具有良好的生物相容性、降解产物无毒等特点，具有广泛的应用。蓖麻油基在被开发利用的植物油中是一种应用广泛的原料。蓖麻油价格低廉，且能够通过所具有的羟基、双键以及酯键进行很多化学反应，是一种极具有研发前景的可再生资源。传统合成生物基聚酯材料的合成方法有开环聚合、酯交换等，但是这些合成方法涉及步骤较多，反应条件苛刻，需要高温、高压、高真空环境，且反应条件复杂，反应产物产率较低，不易纯化，聚酯的分子量较低。

多壁碳纳米管是具有优异机械与功能性质的高比表面积一维纳米碳素材料，在光电纳米材料及量子点领域具有很高的应用潜能。但是，由于多壁碳纳米管的比表面积较大，并且彼此之间存在着范德华力、π-π堆积、静电和氢键作用，使得多壁碳纳米管在树脂基体和溶液中存在容易团聚难以分散、结构难以控制等问题，不易实现工业化应用。目前，将聚合物修饰在多壁碳纳米管表面上以产生纳米复合材料是有效改善多壁碳纳米管在常用的有机或含水溶剂中的溶解度的普遍方法。所得复合材料在静电放电元件、航空航天、能源及光催化等领域得到广泛应用。

然而，现有技术在聚合物修饰在多壁碳纳米管表面上的方法普遍存在聚合物链结构复杂，合成聚合物链需要多步合成，且合成温度、催化剂、方法等要求严苛的技术缺陷，不利于实现常规工业化生产。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种蓖麻油基聚酯材料、其制备和在多壁碳纳米管分散中的应用，其通过以生物基原料蓖麻油的衍生物11-溴代十一酸为反应原料，以碳酸钾为催化剂、N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，利用逐步聚合原理合成得到蓖麻油基聚酯材料，其分子量较大，由此解决现有技术的聚酯合成方法涉及步骤较多，反应条件苛刻，需要高温、高压、高真空环境，且反应条件复杂，反应产物产率较低，不易纯化，聚酯的分子量较低等的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种蓖麻油基聚酯的制备方法，以11-溴代十一酸为原料，以碳酸钾为催化剂，以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，在60～80℃反应18～24小时，通过逐步聚合反应得到所述蓖麻油基聚酯。

优选地，所述11-溴代十一酸在反应体系中的初始浓度为1～10mol/L。

优选地，其制备得到的蓖麻油基聚酯的分子量为9000～32000。

按照本发明的另一个方面，提供了一种端基含芘分子的蓖麻油基聚酯的制备方法，以11-溴代十一酸和端基含有溴或羧酸的芘分子衍生物为原料，以碳酸钾为催化剂，以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，在60～80℃反应18～24小时；

所述端基含有溴或羧酸的芘分子衍生物能够在11-溴代十一酸发生逐步聚合反应的同时，作为封端剂，使得11-溴代十一酸逐步聚合得到的聚酯的端基含芘分子，得到所述端基含芘分子的蓖麻油基聚酯材料。

优选地，所述端基含有溴或羧酸的芘分子衍生物为1-芘丁酸、6-(1-芘基)己酸、1-(溴甲基)芘和1-芘羧酸中的一种或者多种。

按照本发明的另一个方面，提供了一种按照所述制备方法制备得到的端基含芘分子的蓖麻油基聚酯。