[发明专利]一种聚合物修饰的碳纳米管的制备方法

权利要求书

1.一种聚合物修饰的碳纳米管的制备方法，其特征在于：首先利用原子转移自由基聚合，合成端基带有一个卤素原子的两亲性嵌段共聚物，并进而将卤素原子转变为叠氮基团，获得叠端基封端的两亲性共聚物；利用叠氮基团与碳纳米管表面的环加成反应，将叠氮基封端的两亲性嵌段共聚物以共价键的形式连接到碳纳米管表面，制备得到两亲性碳纳米管。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述获得叠端基封端的两亲性嵌段共聚物的步骤中，利用原子转移自由基聚合合成了单段聚合物，利用该聚合物作为原子转移自由基聚合的大分子引发剂，继续引发聚合第二段聚合物，制备得到两嵌段共聚物，其中一个嵌段可以通过酸化处理产生亲水性基团，最终两个嵌段分别具有亲水和亲油性；该两亲性嵌段共聚物端基具有一个卤素原子；该卤素原子与金属叠氮化合物反应转变为叠氮基团，得到端基为叠氮基团的两亲性嵌段共聚物。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：将叠氮基封端的两亲性嵌段共聚物与碳纳米管在溶剂中混合，充分搅拌，在惰性气体保护，高温条件下反应即可。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

第一步聚合所采用的单体包括：

苯乙烯及取代苯乙烯，包括对甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯等；

第二步聚合所采用的单体包括：

丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯，包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯等；

带有功能基团的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯，包括丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基丙烯酸酯等。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述的第一步和第二步聚合的顺序可互换。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：原子转移自由基聚合的引发剂包括：

α-卤代碳基化合物，包括：α-氯丙酸乙酯、α-溴丙酸乙酯、α-溴代异丁酸乙酯等；α-卤代苯基化合物，包括：α-氯代苯乙烷、α-溴代苯乙烷、苄基氯、苄基溴等；

α-卤代腈基化合物，包括：α-氯乙腈、α-氯丙腈等；

多卤化物，包括四氯化碳、氯仿等。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：两亲性嵌段共聚物中两个嵌段的相对含量为0～100％。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：两亲性嵌段聚合物端基上的卤素原子包括Cl、Br或I；金属叠氮化合物包括叠氮锂、叠氮钠或叠氮钾。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的碳纳米管包括催化裂解、电弧放电、模板法以及激光蒸发方法制备的单壁和复壁碳纳米管。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所用的溶剂为高沸点溶剂，包括：1，2-二氯苯、氯苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、环己酮、环己醇、二甲亚砜、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、喹啉等。

11.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：反应的时间为12～120小时；反应温度为100℃～300℃。

12.根据权利要求1至11中任一所述的制备方法，其特征在于：通过调节嵌段聚合物种两种聚合物链段的分子量来调节两亲性聚合物修饰的碳纳米管的亲水-亲油性。