胺类化合物在分散氟碳材料中的用途及分散氟碳材料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及材料技术领域，具体地，涉及胺类化合物在分散氟碳材料中的用途及 分散氟碳材料的方法。
【背景技术】
[0002] 氟碳材料大致可分为有机氟碳材料和无机氟碳材料。有机氟碳材料主要包括含氟 聚合物，无机氟碳材料主要包括氟化富勒烯、氟化碳管、氟化碳层/片材。进一步的，氟化碳 层/片材可以大致分为氟化石墨烯和氟化石墨两类。在之前的研宄中，氟碳材料的分散主 要集中在氟化富勒烯、氟化碳管和氟化石墨烯上，目前几乎没有关于氟化石墨分散性能的 相关报道。
[0003] 由于氟碳材料是稳定性最好的卤代碳材料，其几乎无法通过传统的化学方法进行 改性，然而这种化学惰性却也在很多方面赋予了氟碳材料优异的应用性能。也因为氟碳材 料的化学惰性，导致其几乎无法通过传统化学方法进行分散。
[0004] 因而，目前关于氟碳材料分散性的相关研宄仍有待改进。
【发明内容】
[0005] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的 一个目的在于提出一种胺类化合物在分散氟碳材料中的新用途。
[0006] 在本发明的一个方面，本发明提供了胺类化合物在分散氟碳材料中的用途。发明 人发现，氟碳材料中的氟原子具有较强的吸电子能力，可以从碳原子夺得电子，使得碳原子 部分正电荷极化，而胺类化合物中带有孤对电子的氨基基团，具有较强的亲核性，基于此， 氟碳材料和胺类化合物之间存在类似化学键合的亲电-亲核相互作用，进而使得氟碳材 料能够溶解于胺类化合物介质中。进一步地，通过氟碳材料和胺类化合物之间的相互作 用，在引入适量胺类化合物的情况下，还可以将氟碳材料稳定地分散于其他有机介质及水 (water)中，获得的稳定分散的氟碳材料能够有效用于润滑油添加剂或高性能聚合物复合 材料。
[0007] 根据本发明的实施例，胺类化合物可以为选自长链烷基胺、氨基醇和聚醚胺中的 至少一种，优选为选自油胺，乙醇胺，氨基丙醇，氨基丁醇，二甘醇胺，三（羟甲基）氨基甲烷 胺，聚乙二醇醚胺，聚丙二醇醚胺和聚四氢呋喃醚胺中的至少一种。
[0008] 根据本发明的实施例，氨基醇或聚醚胺的拓扑结构为选自线形、星形和环形中的 至少一种。
[0009] 根据本发明的实施例，胺类化合物的分子量为50-10000。
[0010] 根据本发明的实施例，分散介质可以为选自水、有机介质中的至少一种。
[0011] 根据本发明的实施例，有机介质可以为选自前面所述的胺类化合物和其它有机介 质中的至少一种。其中，其它有机介质包括但不限于丙酮、乙醇、甲苯（toluene)、N, N-二甲 基甲酰胺（DMF)和四氢呋喃（THF)。
[0012] 根据本发明的优选实施例，氟碳材料为选自氟化石墨、氟化氧化石墨、有机接枝改 性氟化石墨、氟化石墨烯、氟化石墨炔和氟化石墨烷中的至少一种。
[0013] 在本发明的另一方面，本发明提供了一种分散氟碳材料的方法。根据本发明的实 施例，该方法为在胺类化合物存在的条件下，对氟碳材料进行超声，得到第一混合物。发明 人发现，通过氟碳材料中带有正电荷的碳原子和胺类化合物中带有孤对电子的氨基基团之 间的亲电-亲核相互作用，氟碳材料可以稳定的分散于胺类化合物介质中，进而氟碳材料 能够有效用于润滑油添加剂或高性能聚合物复合材料。根据本发明实施例，该方法有效解 决了氟碳材料因化学惰性而难以溶解或分散的难题。
[0014] 根据本发明的实施例，氟碳材料的具体种类不受特别限制，本领域技术人员可以 根据实际需要灵活选择。在本发明的一些实施例中，氟碳材料为选自氟化石墨、氟化氧化石 墨、有机接枝改性氟化石墨、氟化石墨烯、氟化石墨炔和氟化石墨烷中的至少一种。
[0015] 根据本发明的实施例，在氟碳材料中，碳原子和氟原子的摩尔比为1 : (0· 05-1. 5) 〇
[0016] 根据本发明的实施例，胺类化合物为选自长链烷基胺、氨基醇和聚醚胺中的至少 一种，优选为选自油胺，乙醇胺，氨基丙醇，氨基丁醇，二甘醇胺，三（羟甲基）氨基甲烷胺， 聚乙二醇醚胺，聚丙二醇醚胺和聚四氢呋喃醚胺中的至少一种。
[0017] 根据本发明的实施例，氨基醇或聚醚胺的拓扑结构为选自线形、星形和环形中的 至少一种。
[0018] 根据本发明的实施例，胺类化合物的分子量为50-10000。
[0019] 根据本发明的实施例，分散氟碳材料的方法可以包括：在超声处理条件下，将胺类 化合物与氟碳材料混合，得到第一混合物；以及将第一混合物加入分散介质中，并将所得到 的混合物超声处理，然后将经过超声处理的混合物于室温条件下搅拌，得到第二混合物。发 明人发现，基于氟碳材料中带有正电荷的碳原子和胺类化合物中带有孤对电子的氨基基团 之间的亲电-亲核相互作用，在引入适量胺类化合物的情况下，氟碳材料可以进一步稳定 地分散于其他分散介质（包括但不限于水、乙醇、甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃等） 中，由此，可以进一步扩大氟碳材料的应用领域。
[0020] 根据本发明的实施例，将第一混合物加入分散介质中可以进一步包括：将第一混 合物静置至分层，并移除上清液；将所得到的产物进行离心，得到沉淀；以及将沉淀加入分 散介质中。
[0021] 根据本发明的实施例，分散介质为选自胺类化合物、水、丙酮、乙醇、甲苯、N，N-二 甲基甲酰胺和四氢呋喃中的至少一种，
[0022] 根据本发明的实施例，基于含有氟化石墨的第一混合物或第二混合物的总质量， 胺类化合物的质量分数为〇. 05% -99. 95%。
[0023] 根据本发明的实施例，在第一混合物和第二混合物中，氟碳材料的浓度为 0.0001g/L-2000g/L〇
【附图说明】
[0024] 图1显示了根据本发明的实施例，氟化石墨的晶体结构图；
[0025] 图2显示了根据本发明的实施例，油脂状"氟化石墨-乙醇胺"沉淀的照片；
[0026] 图3显示了根据本发明的实施例，氟化石墨分散于乙醇、水、丙酮、N，N-二甲基甲 酰胺和四氢呋喃中的照片；
[0027] 图4显示了根据本发明的实施例，氟化石墨/NPPGMA-1000混合物静置一周后的照 片；
[0028] 图5显示了根据本发明的实施例，氟化石墨/PPGBA-230混合物置一周后的照片；
[0029] 图6显示了根据本发明的实施例，不同浓度的氟化石墨/PPGBA-230混合物的紫 外-可见吸收光谱；
[0030] 图7显示了根据本发明的实施例，氟化石墨/PPGBA-230混合物的标准曲线，其 中，图7a为氟化石墨/PPGBA-230混合物在550nm波长下的标准曲线，图7b为氟化石墨/ PPGBA-230混合物在800nm波长下的标准曲线；
[0031] 图8显示了根据本发明的实施例，不同浓度的氟化石墨/PPGBA-230水溶液的紫 外-可见吸收光谱；
[0032] 图9显示了根据本发明的实施例，氟化石墨/PPGBA-230水溶液的标准曲线，其 中，图9a为氟化石墨/PPGBA-230水溶液在550nm波长下的标准曲线，图9b为氟化石墨/ PPGBA-230水溶液在800nm波长下的标准曲线；
[0033] 图10显示了根据本发明的实施例，不同浓度的氟化石墨/PPGBA-230乙醇溶液的 紫外-可见吸收光谱；
[0034] 图11显示了根据本发明的实施例，氟化石墨/PPGBA-230乙醇溶液的标准曲线，其 中，图Ila为氟化石墨/PPGBA-230乙醇溶液在550nm波长下的标准曲线，图Ilb为氟化石 墨/PPGBA-230乙醇溶液在800nm波长下的标准曲线；
[0035] 图12显示了根据本发明的实施例，不同浓度的氟化石墨/PPGBA-2000甲苯溶液的 紫外-可见吸收光谱；
[0036] 图13显示了根据本发明的实施例，氟化石墨/PPGBA-2000甲苯溶液的标准曲线， 其中，图13a为氟化石墨/PPGBA-2000甲苯溶液在550nm波长下的标准曲线，图13b为氟化 石墨/PPGBA-2000甲苯溶液在800nm波长下的标准曲线；
[0037] 图14显示了根据本发明的实施例，氟化石墨/PPGBA-230混合物、氟化石墨/ PPGBA-230水溶液、氟化石墨/PPGBA-230乙醇水溶液，以及氟化石墨/PPGBA-2000甲苯溶液 在不同波长下的吸收系数结果图。
【具体实施方式】
[003