本发明涉及碳纳米管领域，特别是一种用于分散碳纳米管的分散剂；本发明还涉及前述 碳纳米管分散剂的制备方法。
背景技术：
碳纳米管(CNTs)自从1991年发现以来，以其优异的化学特性、力学性能、热性能、 光性能、电性能等一直受到科学工作者的广泛关注。但是碳纳米管为管状纳米材料，具有极 大的长径比和比表面积，同时CNTs之间具有较强的范德华力，使其极易发生缠绕团聚等现 象，因此在基体中难以分散，进而严重制约了产品的性能。因此，要发挥出CNTs的优异性 能，如何均匀稳定地分散CNTs是亟需解决的关键性问题。
利用强氧化性酸可改变CNTs表面结构，在其表面接入其他官能团，可通过对表面的化 学改性，增强CNTs与分散介质的相容性，进而有利于得到均匀稳定的分散液。但是该方法 破坏了CNTs的表面结构，导致管壁之间不能有序排列，使其导电性、电磁性、力学性能等 均出现显著降低。国内外大量文献和专利报道可采用非共价处理的方法对CNTs进行分散， 即利用特殊结构的分散剂与CNTs相作用，实现定向排列和稳定分布，增强CNTs在分散介 质中的分散性。如中国科学院上海硅酸盐研究所CN 101773801A提出以生物分子分散碳纳米 管，其在不破坏碳纳米管结构的情况下可实现对CNTs的分散，然而该类生物基分散剂生产 工艺复杂，且不易得到，成本昂贵。江南大学CN 106587013A设计出一种开关型分散剂，其 可在水溶液中分散CNTs，但是该分散剂在使用过程中需通入氮气、空气或加热分解，使用方 法复杂，并且只可在水溶液中分散，应用条件较局限。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种结构可控、成本经济且能稳定分散CNTs 的分散剂。
本发明的另一个目的在于提供上述分散剂的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种碳纳米管分散剂，是由N-乙烯基吡咯烷酮、不饱和大单体A聚合制备获得，其中不 饱和大单体A结构通式如式Ⅰ所示：
其中，R1为H或者C1-C4的烷基；W为-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、 -OCH2CH2CH2CH2-或者基团；X为O或NH，n为1-100的整数；Z为H、烷氧基 或R2为C1-C20的烷基；
Y为聚醚、聚酯或聚酰胺，结构通式分别如式Ⅱ、III、Ⅳ所示：
其中，k和m为0-100的整数，且k和m不同时为0；R3、R4、R5、R6、R7和R8为C1-C18的亚烷基、C1-C24的芳基或芳基亚烷基；p、q、s和t为1-100的整数；
不饱和大单体A为式Ⅰ结构通式中各结构的一种或几种组合；
单体A与不饱和大单体A的摩尔比为1:1～30:1。
所述的一种碳纳米管分散剂，Y聚醚结构优选于聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、聚氧乙烯聚 氧丙烯醚的一种或几种。
所述的一种碳纳米管分散剂，Y聚酯结构优选于聚乙二醇己二酸酯、聚丁二醇己二酸酯、 聚己二醇丁二酸酯、聚对苯二酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚己内酯、聚12-羟基硬脂酸酯的一种 或几种。
所述的一种碳纳米管分散剂，Y聚酰胺结构优选于聚己二酸己二胺、聚己二酸丁二胺、 聚丁二酸己二胺、聚对苯二酸己二胺、聚己内酰胺、聚对苯二酰对苯二胺的一种或几种。
所述的一种碳纳米管分散剂，不饱和大单体A可选自聚醚、聚酯、聚酰胺中的一种或几 种。
所述的一种碳纳米管分散剂，其重均分子量为10000-1000000。
所述的碳纳米管分散剂的制备方法，其具体步骤如下：
(1)将引发剂溶于溶剂中，制得混合溶液F；
(2)将N-乙烯基吡咯烷酮、不饱和大单体A、链转移剂溶于溶剂中，制得混合溶液G；
(3)在油浴恒温和搅拌的条件下将混合溶液G滴加到混合溶液F中，反应温度为 40-120℃，滴加时间为0.5-5小时；
(4)滴加完全后继续保温0.5-3小时，使反应完全。
所述溶剂为水、乙醇、四氢呋喃、二氧六环、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N二 甲基乙酰胺、二甲苯、甲苯、N-甲基吡咯烷酮的一种或几种组合。
所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过硫酸盐、双氧水中的 一种或几种组合，引发剂为单体总质量的0.3％-2.5％。
所述链转移剂为巯基乙醇、巯基乙酸、巯基丙酸、十二烷基硫醇、十六烷基硫醇、十八 烷基硫醇、巯基乙酸-2-乙基己酯、巯基乙酸异辛酯或巯基丙酸异辛酯中的一种或几种，链转 移用量为单体总质量的0.2％-4.0％。。
本发明的有益效果是：
本发明设计出以聚醚、聚酯或聚酰胺为溶剂化链的梳型分散剂，并将其应用于CNTs的 分散领域，具有分散效果好、制备工艺简单、结构可控的优点。
与聚乙烯吡咯烷酮均聚物相比，本发明的分散剂带有的溶剂化链能够起到空间位阻排斥 作用，增强了CNTs浆料的稳定性，使得浆料具有较长的储存时间。并且，本发明的分散剂 结构可控，可根据实际应用条件对其结构进行优化改进，提高CNTs的分散稳定性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例所用单体结构如下：
实施例1
称取1.2g偶氮二异丁腈溶于60g四氢呋喃中制得混合溶液F，称取108.6g A1、11.1g N- 乙烯基吡咯烷酮、1.2g巯基乙酸异辛酯溶于60g四氢呋喃中制得混合溶液G，在80℃和搅拌 的条件下将混合溶液G滴加到混合溶液F中，滴加时间为2小时；待滴加完全后保温1小时 制得分散剂。
实施例2
称取0.8g过氧化二苯甲酰溶于82gN-甲基吡咯烷酮中制得混合溶液F，称取108.6g A2、 55.5g N-乙烯基吡咯烷酮、0.5g巯基乙酸异辛酯溶于82gN-甲基吡咯烷酮中制得混合溶液G， 在100℃和搅拌的条件下将混合溶液G滴加到混合溶液F中，滴加时间为1小时；待滴加完 全后保温3小时制得分散剂。
实施例3
称取2.4g过氧化二苯甲酰溶于79gN-甲基吡咯烷酮中制得混合溶液F，称取101.8g A3、 55.5g N-乙烯基吡咯烷酮、3.1g十二烷基硫醇溶于79gN-甲基吡咯烷酮中制得混合溶液G，在 100℃和搅拌的条件下将混合溶液G滴加到混合溶液F中，滴加时间为4小时；待滴加完全 后保温0.5小时制得分散剂。
实施例4
称取3.4g偶氮二异丁腈溶于69gN-甲基吡咯烷酮中制得混合溶液F，称取108.7g A4、27.8g N-乙烯基吡咯烷酮、5.5g十二烷基硫醇溶于69gN-甲基吡咯烷酮中制得混合溶液G，在120℃ 和搅拌的条件下将混合溶液G滴加到混合溶液F中，滴加时间为2小时；待滴加完全后保温 2小时制得分散剂。
实施例5
称取2.4g过硫酸钾溶于81g水中制得混合溶液F，称取106.8g A5、55.5g N-乙烯基吡咯 烷酮、3.2g巯基乙醇溶于81g水中制得混合溶液G，在40℃和搅拌的条件下将混合溶液G滴 加到混合溶液F中，滴加时间为1小时；待滴加完全后保温1小时制得分散剂。
实施例6
称取1.7g过硫酸钾溶于106g水中制得混合溶液F，称取156.6g A6、55.5g N-乙烯基吡咯 烷酮、3.2g巯基乙酸溶于106g水中制得混合溶液G，在60℃和搅拌的条件下将混合溶液G 滴加到混合溶液F中，滴加时间为1.5小时；待滴加完全后保温1.5小时制得分散剂。
实施例7
称取2.8g双氧水溶于70g水中制得混合溶液F，称取83.7g A7、55.5g N-乙烯基吡咯烷酮、 3.5g巯基丙酸溶于70g水中制得混合溶液G，在80℃和搅拌的条件下将混合溶液G滴加到混 合溶液F中，滴加时间为0.5小时；待滴加完全后保温2小时制得分散剂。
实施例8
称取1.3g偶氮二异丁腈溶于56g二氧六环中制得混合溶液F，称取13.7g A1、41.9g A8、 55.5g N-乙烯基吡咯烷酮、3.3g巯基乙酸-2-乙基己酯溶于56g二氧六环中制得混合溶液G， 在80℃和搅拌的条件下将混合溶液G滴加到混合溶液F中，滴加时间为3小时；待滴加完全 后保温1小时制得分散剂。
实施例9
称取1.4g过氧化二苯甲酰溶于69gN,N-二甲基甲酰胺中制得混合溶液F，称取17.8g A1、 35.6g A5、83.3g N-乙烯基吡咯烷酮、2.7g十六烷基硫醇溶于69gN,N-二甲基甲酰胺中制得混 合溶液G，在80℃和搅拌的条件下将混合溶液G滴加到混合溶液F中，滴加时间为2小时； 待滴加完全后保温1小时制得分散剂。
实施例10
称取1.6g过氧化二苯甲酰溶于81g二甲基亚砜中制得混合溶液F，称取15.8g A1、31.6g A4、31.0g A5、83.3g N-乙烯基吡咯烷酮、1.6g十六烷基硫醇溶于81g二甲基亚砜中制得混合 溶液G，在90℃和搅拌的条件下将混合溶液G滴加到混合溶液F中，滴加时间为1.5小时； 待滴加完全后保温1.5小时制得分散剂。
应用评价：
利用实施例1～10制备的分散剂和专利CN 103087554A实施例3制备的分散剂对碳纳米 管进行分散，分散方法如下：将10g碳纳米管，10g分散剂，1000g N-甲基吡咯烷酮先在2000rpm 下高速分散均匀后加入到500ml耐驰纳米分散机中，25℃研磨6小时，浆料制备后分别采用 马尔文粒径仪和粘度计对分散浆料的粒径及粘度进行测试，评价结果如表1所示：
表1.碳纳米管分散浆料评价结果
从表1数据可以看出，碳纳米管的粒径和浆料的粘度低于对比例，且静置72小时，各实 施例均为均匀溶液，对比例底部略有沉降物，说明本发明实施例分散剂对碳纳米管具有较好 的分散效果，性能优良。