一种碳纳米管/三嗪复合物的制备方法及降解方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种碳纳米管/三嗪复合物的制备方法及降解方法。
【背景技术】
[0002]含氮的热固性聚合物，例如聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯并咪唑等，由于其很好的热性能，机械性能，电性能、抗化学腐蚀性能等可以很好的用于制备泡沫，胶黏剂，汽车，航空，电子设备等。但是众所周知，热固性聚合物不同于热塑性聚合物，具有“不溶不熔”的性能。所以一经制备成型很难改造，用过后的产品很难处理。据统计，每年的塑料垃圾占固体垃圾总量的20-30%，其降解要很长时间。目前降解方法有光降解，热降解，微生物等，一般降解工艺要求较高，时间较长，成本较高。所以想制备一种既符合在应用时具有很好的热性能，抗腐蚀性能，强机械性能等，同时在应用后又可以很好的得到处理的材料是当前人们迫切需要的。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是要解决现有方法工艺复杂、成本高同时制备的碳纳米管/三嗪复合物不易降解，造成环境污染的问题，提供一种碳纳米管/三嗪复合物的制备方法及降解方法。
[0004]本发明一种碳纳米管/三嗪复合物的制备方法包括以下具体步骤:
[0005]一、酰氯化碳纳米管的制备:a、表面氧化:将碳纳米管置于混合酸中，在50?80°C下搅拌反应6?9h，得到表面连接羧基的酸化碳纳米管，其中碳纳米管与混合酸的质量体积比是Ig: (40?80)mL，混合酸是由质量浓度为98%的浓硝酸与浓度为18.4mol/L的浓硫酸按体积比1:3的比例混合而成；b、酰氯化:将表面连接羧基的酸化碳纳米管置于SOCl2中，再加入N，N’ - 二甲基甲酰胺，然后在氮气保护、温度为75?80°C的条件下加热磁力搅拌20?28h，得酰氯化碳纳米管，其中表面连接羧基的酸化碳纳米管与50(:12的比例关系为Ig: (60 ?120)mL，SOCljP N, N，- 二甲基甲酰胺的体积比(0.0025 ?0.0125):1 ；
[0006]二、碳纳米管/三嗪复合物的合成:将对苯二胺、多聚甲醛、酰氯化碳纳米管和氮甲基吡咯烷酮放入三颈瓶中，氮气环境，超声20?lOOmin，加热180?200°C磁力搅拌2?4h，反应结束后温度降至室温，然后用丙酮沉降，抽滤真空干燥得到碳纳米管/三嗪类复合物；其中，对苯二胺和多聚甲醛的摩尔比为1: (I?5)，对苯二胺与氮甲基吡咯烷酮的摩尔体积比lmmol: (2-5)mL，酰氯化碳纳米管是对苯二胺和多聚甲醛总质量的0.5%?10%。
[0007]本发明一种碳纳米管/三嗪复合物的降解方法为将碳纳米管/三嗪复合物放入pH=O的硫酸水溶液中，0.5?1.5h后过滤除去固相物，在冰水浴条件下向滤液中加入固体NaHCO3S pH = 7，过滤取固相物，真空烘干，得到对苯二胺，即完成降解；其中碳纳米管/三嗪复合物与硫酸水溶液的质量体积比为(2?3)mg:lmL。
[0008]本发明优点:一、成本低，降解方法简单，容易操作，只需要配制一定量的酸就可以实施，不需要复杂仪器；二、将碳纳米管进行酸化，而后进行酰氯化，目的是酰氯化活性高，更容易反应，然后通过与碳纳米管进行掺杂，可以得到硬度、模量提高的复合物；三、节能环保，热固性复合物可以进行回收再利用。本发明的降解方法简单方便，成本低，并且可以回收原料再次重复利用，是一种很好的环保方法。
【附图说明】
[0009]图1为实施例一的合成路线图；
[0010]图2为实施例一合成的碳纳米管/三嘆复合物的电镜扫描图；
[0011]图3为实施例一制备的表面连接羧基的酸化碳纳米管、0.5%碳纳米管/三嗪复合物和实施例五PHT的红外光谱图；其中a为表面连接羧基的酸化碳纳米管，b为0.5%碳纳米管/三嗪复合物、c为PHT ；
[0012]图4为实施例一制备的表面连接羧基的酸化碳纳米管、0.5%碳纳米管/三嗪复合物和实施例五聚合物X射线光电子能谱图；其中a为表面连接羧基的酸化碳纳米管，b为0.5%碳纳米管/三嗪复合物、c为PHT ;
[0013]图5为实施例PHT及复合物的热重分析曲线，其中a为PHT，b为0.5%碳纳米管/三嗪复合物，c为1%碳纳米管/三嗪复合物，d为2%碳纳米管/三嗪复合物，e为5%碳纳米管/三嗪复合物；
[0014]图6为实施例PHT及复合物的硬度曲线，其中a为PHT，b为0.5%碳纳米管/三嗪复合物，c为1%碳纳米管/三嗪复合物，d为2%碳纳米管/三嗪复合物，e为5%碳纳米管/三嗪复合物；
[0015]图7为实施例PHT及复合物的模量曲线，其中a为PHT，b为0.5%碳纳米管/三嗪复合物，c为1%碳纳米管/三嗪复合物，d为2%碳纳米管/三嗪复合物，e为5%碳纳米管/三嗪复合物；
[0016]图8为实施例六中固相物A和真空烘干的产物的红外谱图；其中a为固相物A，b为真空烘干的产物。
【具体实施方式】
[0017]【具体实施方式】一:本实施方式一种碳纳米管/三嗪复合物的制备方法包括以下具体步骤:
[0018]一、酰氯化碳纳米管的制备:a、表面氧化:将碳纳米管置于混合酸中，在50?80°C下搅拌反应6?9h，得到表面连接羧基的酸化碳纳米管，其中碳纳米管与混合酸的质量体积比是Ig: (40?80)mL，混合酸是由质量浓度为98%的浓硝酸与浓度为18.4mol/L的浓硫酸按体积比1:3的比例混合而成；b、酰氯化:将表面连接羧基的酸化碳纳米管置于SOCl2中，再加入N，N’ - 二甲基甲酰胺，然后在氮气保护、温度为75?80°C的条件下加热磁力搅拌20?28h，得酰氯化碳纳米管，其中表面连接羧基的酸化碳纳米管与50(:12的比例关系为Ig: (60 ?120)mL，SOCljP N, N，- 二甲基甲酰胺的体积比(0.0025 ?0.0125):1 ；
[0019]二、碳纳米管/三嗪复合物的合成:将对苯二胺、多聚甲醛、酰氯化碳纳米管和氮甲基吡咯烷酮放入三颈瓶中，氮气环境，超声20?lOOmin，加热180?200°C磁力搅拌2?4h，反应结束后温度降至室温，然后用丙酮沉降，抽滤真空干燥得到碳纳米管/三嗪类复合物；其中，对苯二胺和多聚甲醛的摩尔比为1: (I?5)，对苯二胺与氮甲基吡咯烷酮的摩尔体积比lmmol: (2-5)mL，酰氯化碳纳米管是对苯二胺和多聚甲醛总质量的0.5%?10%。
[0020]本实施方式中使用的是分析纯级别的S0C12。
[0021]本实施方式优点:一、成本低，降解方法简单，容易操作，只需要配制一定量的酸就可以实施，不需要复杂仪器；二、将碳纳米管进行酸化，而后进行酰氯化，目的是酰氯化活性高，更容易反应，然后通过与碳纳米管进行掺杂，可以得到硬度、模量提高的复合物；三、节能环保，热固性复合物可以进行回收再利用。
[0022]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤a所述的在70°C下搅拌反应6h。其它步骤和参数与【具体实施方式】一相同。
[0023]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤二所述的超声功率为600W，频率为40/60KHZ。其它步骤和参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0024]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤二所述的将对苯二胺、多聚甲醛、酰氯化碳纳米