[发明专利]多壁碳纳米管共价键增强自修复聚合物导电材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种多壁碳纳米管共价键增强自修复聚合物导电材料及其制备方法，属于新材料领域。本发明通过甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯和十一烯醇改性的多壁碳纳米管的无规共聚，制备了一系列自修复聚合物导电体。多壁碳纳米管与聚合物之间的共价结合避免了多壁碳纳米管在聚合物基体中的聚集和不均匀分散。所得聚合物导电体具有较高的导电性(约11 S m‑1)、较高力学性能(杨氏模量：10 MPa、拉伸强度：0.89 MPa)以及较高的机械和电自修复效率(>94%的机械强度和>98%的电导率)。更重要的是，复合材料还显示出其他独特的特点，包括自修复性、热敏性、胶黏性、可注射性。 1

主权项

1.一种多壁碳纳米管共价键增强自修复聚合物导电材料，其特征在于：该材料为十一烯醇改性的羧基多壁碳纳米管mMWCNT与甲基丙烯酸丁酯单体以及甲基丙烯酸月桂酯单体的共聚物。

2.如权利要求1所述多壁碳纳米管共价键增强自修复聚合物导电材料，其特征在于：十一烯醇改性的羧基多壁碳纳米管mMWCNT的含量为3%‑20%。

3.如权利要求1或2所述多壁碳纳米管共价键增强自修复聚合物导电材料，其特征在于：甲基丙烯酸丁酯单体、甲基丙烯酸月桂酯单体的摩尔比为1:1‑6:1。

4.如权利要求1所述多壁碳纳米管共价键增强自修复聚合物导电材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

1）制备十一烯醇改性的羧基多壁碳纳米管mMWCNT；

将羧基多壁碳纳米管MWCNT‑COOH加入溶剂中，超声分散，并连续搅拌，0℃下加入催化剂以及羧基多壁碳纳米管MWCNT‑COOH的羧基活化剂，加入十一烯醇，室温搅拌60‑90 h，滤去溶剂，干燥得十一烯醇改性的羧基多壁碳纳米管mMWCNT；

2）P(BMA‑co‑LMA)/ mMWCNT多壁碳纳米管共价键增强自修复聚合物导电材料的合成；

将步骤1）制得的十一烯醇改性的羧基多壁碳纳米管mMWCNT加入溶剂，超声分散，在分散体中加入甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸月桂酯两种单体，添加偶氮二异丁腈作为引发剂，吹入氮气3‑10min，升温至65‑75℃，反应 15‑17h；反应完毕后，滤去溶剂，干燥得P(BMA‑co‑LMA)/ mMWCNT多壁碳纳米管共价键增强自修复聚合物导电材料。

5.如权利要求4所述多壁碳纳米管共价键增强自修复聚合物导电材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中，所述催化剂为4‑二甲基氨基吡啶。

6.如权利要求4或5所述多壁碳纳米管共价键增强自修复聚合物导电材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中，所述羧基多壁碳纳米管MWCNT‑COOH的羧基活化剂为1‑乙基‑3‑(3‑二甲基氨基丙基)碳二酰胺盐酸盐。

7.如权利要求4所述多壁碳纳米管共价键增强自修复聚合物导电材料的制备方法，其特征在于：步骤1）与步骤2）中所述溶剂均为四氢呋喃。

8.如权利要求4所述多壁碳纳米管共价键增强自修复聚合物导电材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中，羧基多壁碳纳米管MWCNT‑COOH、溶剂、羧基多壁碳纳米管MWCNT‑COOH的羧基活化剂、催化剂、十一烯醇的质量比为1: 50‑100: 1‑3:0.05‑0.1: 0.5‑1。

9.如权利要求4所述多壁碳纳米管共价键增强自修复聚合物导电材料的制备方法，其特征在于：步骤2）中，十一烯醇改性的羧基多壁碳纳米管mMWCNT、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、引发剂的质量比为2‑10:10‑60:10‑50:1。

10.如权利要求4所述多壁碳纳米管共价键增强自修复聚合物导电材料的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述干燥是产品在聚四氟乙烯模具中，60‑75℃下干燥20‑30 h。