[发明专利]一种多孔碳纳米管-芳香族共聚酯的制备方法

摘要

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种多孔碳纳米管-芳香族共聚酯的制备方法。本发明将碳纳米管表面羧基化后，分别与芳香族共聚酯的各种单体均匀混合反应得到Cx-CNTs-COOH和Ax-CNTs-COOH两种低聚物，再将这两种低聚物均匀混合加热固化，反应过程中因生成副产物醋酸而产生孔隙，无需添加任何生孔剂，固化后得到多孔碳纳米管-芳香族共聚酯材料。本发明利用反应过程中产生的醋酸作为生孔介质，可以通过控制低聚物的比例来控制孔隙率，并结合了羧基化碳纳米管的强度及韧性，该多孔材料具有非常优异的耐热性能与力学性能，在航空航天材料、夹层结构材料、建筑保温材料、包装材料、耐烧蚀材料、吸波吸声材料等方面具有很好的应用前景，从而大大地拓宽碳纳米管和芳香族共聚酯多孔材料的应用范围。

主权项

一种多孔碳纳米管 芳香族共聚酯的制备方法，其特征在于具体步骤如下：(1)将0.5g～40g碳纳米管和强氧化性酸100～2000mL混合，在1~120kHz超声波或100r/min~106 r/min的离心速度搅拌下处理1～80小时，然后加热到20～120℃，搅拌并回流反应1～80小时，经去离子水稀释洗涤微孔滤膜抽滤，至滤液为中性，在25～200℃温度下真空干燥1～48小时，得到羧基化的碳纳米管；(2)将步骤(1)中得到的羧基化的碳纳米管与芳香族共聚酯中含有羧基低聚物的各种单体按比例均匀混合，在通入氮气的条件下，在三口瓶中加热到270～370℃反应，回流1～6h后，将温度降到115℃收集乙酸，再将体系升温到280～360℃，反应1～8h得到低聚物Cx CNTs COOH；将Cx CNTs COOH研成均匀粉末，先后经过甲醇 水的萃取，蒸馏水洗涤，并在50～200℃温度下真空干燥1～72小时，得到纯化的低聚物Cx CNTs COOH；加入的羧基化碳纳米管质量为芳香族共聚酯中含有羧基低聚物单体总质量的1～20%；(3)将步骤(1)中得到的羧基化的碳纳米管与芳香族共聚酯中含有酯基低聚物的各种单体按比例均匀混合，在通入氮气的条件下，在三口瓶中加热到270～370℃反应，回流1～6h后，将温度降到115℃收集乙酸，再将体系升温到280～360℃，反应1～8h得到低聚物Ax CNTs COOH；将Ax CNTs COOH研成均匀粉末，先后经过甲醇 水的萃取，蒸馏水洗涤，并在50～200℃温度下真空干燥1～72小时，得到纯化的低聚物Ax CNTs COOH；加入的羧基化碳纳米管质量为芳香族共聚酯中含有酯基低聚物单体总质量的1～20%； (4)将步骤(2)和步骤(3)所得的低聚物Cx CNTs COOH和低聚物Ax CNTs COOH均匀混合，以1～10℃/min的速率升温到270～330℃并维持3h，再以1～10℃/min的速率升温到340～370℃维持3h，最后以1～5℃/min的速率冷却到室温完成固化，在固化加热过程中产生副产物醋酸，由于固化过程中醋酸的挥发而得到多孔的芳香族共聚酯；其中：低聚物Cx CNTs COOH和低聚物Ax CNTs COOH的摩尔比为1:1～3:1；其中：步骤(2)和步骤(3)中所述的各种单体为苯均三酸、2 羧基丙二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸、丁二酸、酒石酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、1,4 环己烷二甲酸、1,8 萘二甲酸、3 羧甲基己二酸、己二酸、邻苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯、邻乙酰氧基苯甲酸、对乙酰氧基苯甲酸、乙酰氧基萘甲酸、对苯二酚二乙酸酯、丙二乙酸二乙酯或二乙酰氧基双苯酚中含有羧基端基和酯基的任意三种或以上的组合。