含芘聚芳醚酮、制备方法及在单壁碳纳米管/聚醚醚酮复合材料中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料制备技术领域，具体设及一种含巧聚芳離酬、制备方法及 其在改性单壁碳纳米管/聚離離酬复合材料中的应用。
【背景技术】
[0002] 巧具有典型的多芳香环结构，由于其特有的结构和光物理性能，平面稠环芳姪巧 及其衍生物在分子巧光探针、有机电致发光二极管、有机场效应晶体管、太阳能电池等领域 有着广泛的应用。取代基的个数、类别和位置是影响巧衍生物的几大重要因素。它们与巧 生色团的共辆程度、空间结构、刚性大小W及电子诱导效应等都会对分子的光电子性能产 生重要影响。另外，巧还能够与石墨底面通过n键堆积产生很强的相互作用，最近多用来 分散单壁碳纳米管。在2001年化en等就已经发现巧与碳纳米管的侧壁有很强的相互作 用。从那时起，不同的含有巧的小分子化合物被合成并被用于碳纳米管的非共价功能化研 究。正如预想的那样，该种功能化的碳纳米管在水或者有机溶剂中都显示出了较纯碳纳米 管更好的分散性。然而，对于通过溶液方法制备聚合物/碳纳米管复合材料来说，碳纳米管 的浓度还是很低，而且分散稳定性比较差。与小分子分散剂相比，大分子有更长的链段因而 能够提供更多的溶解位点同时使得碳纳米管之间具有互相排斥的足够的空间体积，最终有 利于碳纳米管的分散。但在聚芳離体系中应用还鲜有报道。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是通过含棚酸醋的聚芳離酬与1-漠巧单体反应制备含巧聚芳離 酬，再利用得到的含巧聚芳離酬对单壁碳纳米管进行物理改性，进而制备功能化单壁碳纳 米管/聚離離酬复合材料。
[0004] 本发明首先是由双酪A和4, 4'-二氣-二苯甲酬反应得到双酪A型聚芳離酬 (PAKO,然后在1,5-环辛二締氯化银二聚体及4,4'-二叔了基-2,2'-联化晚的共同作 用下与联棚酸频哪醇醋发生棚化反应，制备出含棚酸醋的聚芳離酬；含棚酸醋的聚芳離酬 再在四=苯基麟化钮和碳酸钟的共同作用下与1-漠巧反应生成含巧聚芳離酬。
[0005] 本发明选用了 1，5-环辛二締氯化银二聚体催化棚化反应及四=苯基麟化钮催化 苯棚酸醋和漠巧偶联的方法，成功地将巧单体引入到聚芳離酬中，不但不会影响聚芳離酬 本身的性能，而且能够生成性能稳定的新型的高分子材料含巧聚芳離酬。最后利用得到的 含巧聚芳離酬对单壁碳纳米管进行物理改性，进而得到单壁碳纳米管/聚離離酬复合材 料。
[0006] 本发明所述的含棚酸醋的聚芳離酬是由双酪A型聚芳離酬主链和棚酸频哪醇醋 侧链组成，棚酸频哪醇醋的摩尔含量为10%~30%，其结构式如下所示：
[0007]
【主权项】
1. 含芘聚芳醚酮，其结构式如下所示：
其中 m = 14 ~23 ;2a+b+c = 0· 1 ~0· 3, d+(2a+b+c) = 1。
2. 权利要求1所述的含芘聚芳醚酮的制备方法，其特征在于：是将结构式如下所示的 含硼酸酯的聚芳醚酮和是其1~2倍摩尔量的1-溴芘放入反应容器中，再加入是含硼酸酯 的聚芳醚酮中硼酸酯摩尔量1%~3%的四三苯基膦化钯、是含硼酸酯的聚芳醚酮中硼酸 酯摩尔量3倍的碳酸钾，然后抽真空并充入高纯氮气，反复3~5次；注入有机溶剂氯仿、四 氢呋喃或二氧六环溶解后，再缓慢注入有机溶剂体积3%~10%的蒸馏水，密封，在油浴中 60~80°C反应10~20小时；旋蒸除去有机溶剂，用丙酮抽提20~30h，用有机溶剂三氯甲 烷、四氢呋喃或二氧六环溶解，采用柱层层析硅胶柱过滤，旋蒸除去有机溶剂，丙酮洗4~6 遍，过滤，烘干，得到含芘聚芳醚酮，
η = 15 ~25 ;2x+y+z = 0. 1 ~0. 3, t+(2x+y+z) = 1。
3. -种含芘聚芳醚酮改性的单壁碳纳米管，其特征在于：是将权利要求1所述的含芘 聚芳醚酮用四氢呋喃、氯仿或1，2-二氯苯溶解，配置浓度为1~2mg/mL的聚合物溶液， 然后加入单壁碳纳米管，单壁碳纳米管与含芘聚芳醚酮的质量比是16 :70~80,在水浴及 20~30°C条件下超声2~4h，然后放置8~16h，最后采用玻璃棉过滤，静置12~24h，从 而得到含芘聚芳醚酮改性的单壁碳纳米管。
4. 一种功能化单壁碳纳米管/聚醚醚酮复合材料，其特征在于：是将权利要求1所述 的含芘聚芳醚酮先用四氢呋喃、氯仿或1，2-二氯苯溶解，配置浓度为1~2mg/mL的聚合物 溶液，加入单壁碳纳米管，单壁碳纳米管与含芘聚芳醚酮的质量比是16 :70~80,超声2~ 4h，再加入200~400目的聚醚醚酮超细粉，其与含芘聚芳醚酮的质量比为1 :15~25,超声 〇. 5~lh，旋蒸除去溶剂，烘干，得到灰色固体粉末；将得到的固体粉末加入到装有温度计、 机械搅拌及干燥管的三口烧瓶中，加入环丁砜或者二苯砜，开启搅拌，加热升温至250~ 290°C，待固体溶解后再搅拌0. 5~lh，出料于铁板上；用高速搅拌器将出料后产物粉碎成 粉末，再用丙酮煮3~5遍，烘干，得到灰色粉末，即功能化单壁碳纳米管/聚醚醚酮复合材 料。
【专利摘要】一种含芘聚芳醚酮、制备方法及其在改性单壁碳纳米管/聚醚醚酮复合材料中的应用，属于高分子材料制备技术领域。首先利用含硼酸酯的聚芳醚酮与1-溴芘单体在四三苯基膦化钯催化下反应制备含芘聚芳醚酮；接着，利用含芘聚芳醚酮对单壁碳纳米管进行物理改性。最后，将功能化的单壁碳纳米管与聚醚醚酮通过溶液共混的方法制备单壁碳纳米管/聚醚醚酮复合材料，由于含芘聚芳醚酮对单壁碳纳米管进行了表面改性使得单壁碳纳米管在聚醚醚酮中分散均匀。因此，这种含芘聚芳醚酮有望成为一种优异的碳纳米管的偶联剂，可以有效地解决碳纳米管在聚芳醚酮体系中的团聚问题。
【IPC分类】C08L61-16, C08K7-24, C08G65-40, C08L71-10
【公开号】CN104725630
【申请号】CN201510056010
【发明人】张海博, 王永鹏, 姜振华, 陈峥, 孙扬, 商赢双
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年2月3日