分散剂及其制备方法、碳纳米管分散浆及其制备方法技术

本发明专利技术属于电化学材料技术领域，公开了一种具有梳形接枝聚合物结构的碳纳米管专用分散剂及其制备方法，所述分散剂由侧链共聚物接枝到主链骨架共聚物上得到，所述主链骨架共聚物为含有接枝基团和锚定基团的丙烯酸酯共聚物，所述侧链共聚物为含有接枝基团的线性聚酯。本发明专利技术还公开了用该分散剂制成的碳纳米管分散浆及其制备方法。本发明专利技术的分散剂通过锚定基团吸附于碳纳米管表面；同时分散剂的接枝侧链提供空间位阻，既有效防止碳纳米管聚集，又增强纳米材料与基底聚合物之间的相容性。所制备的碳纳米管分散浆，可以改进涂料或树脂基底物的机械、耐候、电、热和防腐等方面的物化性能，具有广泛的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学材料
，具体涉及一种具有梳形接枝聚合物结构的碳纳米管专用分散剂及其制备方法，以及用该分散剂制成的碳纳米管分散浆及其制备方法。
技术介绍
纳米碳材料因具备各种突出的物理、化学性质引起了涂料领域的广泛兴趣。纳米碳材料具有高比表面积，能在涂料干燥时形成网状结构，从而增强涂层与基底的吸附作用，使涂层更加致密，提高涂料对基材的附着力，同时，有助于提高涂料的耐冲击性能、耐摩擦性能、导热性、导电性、耐候性及防腐性能，并具有抗划伤以及轻微划伤自修复功能，用于制备汽车内外饰件静电喷涂的导电底漆非常有优势；在导静电涂料、抗静电涂料的应用中同样有良好的表现。碳纳米管(CNT)是其中一类纳米碳材料，具有高的热导率和高比表面积，能充分填充在涂层中，增大了涂层散热表面积，能够有效降低物体表面和内部温度，同时由于其光、热和化学稳定性高，在各种极端环境下均可使用，可用于LED散热涂料、工业设备散热涂料、汽车零部件散热涂料等。纳米碳材料复合涂料本质上是纳米复合材料，最关键的问题是要解决碳纳米管和涂料成膜物混合的问题，这些纳米材料只有在涂料体系中有很好的分散和均匀分布才能充分发挥其功效。纳米碳材料与聚合物树脂复合方法大致有三种：物理共混、化学修饰、原位聚合，从而实现碳纳米管的稳定分散及其特种功能的发挥。物理共混在不破坏纳米碳材料结构的前提下，依靠物理作用直接实现碳纳米管与基体树脂的混合，可以通过溶液、乳液、熔融方法来进行，通过机械搅拌或超声波振荡等外力来实现，共混前通常需要对纳米材料进行改性以提高和基体树脂的相容性，是最简单、常见的方法，但是也存在难控制、分散均匀性不佳等问题。化学修饰法是在碳纳米管和石墨烯表面官能化(羟基或氨基等)，然后共价接枝上基体聚合物或与基体树脂相容的聚合物链段。原位聚合法是在单体聚合过程中加入表面已经处理过的碳纳米管，混合均匀后再引发单体的聚合形成复合材料。由于碳纳米管和基体树脂的不相容，单纯的物理共混法很难使两者得到有效的复合，使用效果也大打折扣，常常为了提高碳纳米管和树脂的相容性，需要用对碳纳米管进行表面处理，比如使用强酸氧化，使得碳纳米管表面形成羟基等官能团。化学修饰法和原位聚合法都是以对碳纳米管表面进行化学处理和改性为基础的方法，这种处理都对碳纳米管的结构造成了一定程度的破坏，因此，对碳纳米管的热电特性和机械性能都会造成损害，导致效能下降。因此，开发一种碳纳米管非共轭官能化的方法实现碳纳米材料和高分子聚合物复合意义十分重大。非共轭官能化通过聚合物分子和碳纳米管表面的范德华力、π–π、CH–π和静电相互作用来实现，不影响纳米管的结构，因此碳纳米管的电特性和机械特性都不会受到影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有梳形接枝聚合物结构的碳纳米管专用分散剂。本专利技术的另一目的是提供该分散剂的制备方法。本专利技术的另一目的是提供用该分散剂制备而成的碳纳米管分散浆。本专利技术的另一目的是提供前述碳纳米管分散浆的制备方法。为达到上述目的之一，本专利技术采用以下技术方案：一种具有梳形接枝聚合物结构的分散剂，所述分散剂由侧链共聚物接枝到主链骨架共聚物上得到，所述主链骨架共聚物为含有接枝基团和锚定基团的丙烯酸酯共聚物，所述侧链共聚物为含有接枝基团的线性聚酯。该分散剂的分子量为4000～100000g/mol，优选8000～30000g/mol。分子量是通过带有视差折光检测仪的凝胶渗透色谱仪(GPC)，以聚苯乙烯PS标定，四氢呋喃做流动相来测定的。进一步地，所述接枝基团为环氧基、羟基和羧基的至少一种。进一步地，含接枝基团的单体选自2-羟基乙基丙烯酸酯、2-羟乙基甲基丙烯酸酯、2-羟丙基丙烯酸酯、2-羟丙基甲基丙烯酸酯、3-羟丙基丙烯酸酯、3-羟丙基甲基丙烯酸酯、4-羟丁基丙烯酸酯、4-羟丁基甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。含接枝基团的单体在分散剂中的含量为5～50wt％，优选10～30wt％。进一步地，所述锚定基团为苯基，尤其是苯甲酰胺。进一步地，含锚定基团的单体选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻苯二甲酰亚胺、N-甲基氨基苯，N-乙基氨基苯、N-甲基苄胺、N-乙基苄胺中的至少一种。含锚定基团的单体在分散剂中的含量为5～50wt％，优选5～15wt％。锚定基团可以通过在聚合反应过程中加入含苯环的单体或后接枝的方式得到。进一步地，所述丙烯酸树脂共聚物由含羟基官能团的单体与丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体通过自由基聚合得到。进一步地，所述含羟基官能团的单体选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、丙烯酸-3-羟基丙酯、甲基丙烯酸-3-羟基丙酯、丙烯酸-4-羟基丁酯和甲基丙烯酸-4-羟基丁酯中的至少一种。进一步地，所述丙烯酸酯选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸环己酯和丙烯酸异冰片酯中的至少一种；所述甲基丙烯酸酯选自甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的至少一种。在进行自由基聚合时还可以加入乙烯基单体，如乙烯基甲苯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸和甲基丙烯酸等。丙烯酸树脂共聚物的分子量在1000～50000g/mol之间，优选在2000～20000g/mol之间。线性聚酯一般通过多元羧酸和多元醇的缩聚而合成，也可通过环状酯和多元酸聚合而得，多元酸还可以换成羟基酸。多元羧酸可以是脂肪族多元羧酸和/或脂环族多元羧酸和/或芳香族多元羧酸；多元羧酸指有多于一个，特别是带有两个羧基的化合物；还可以用羧酸的衍生物如酸酐代替游离的多元羧酸。多元羧酸的实例是己二酸、壬二酸、癸二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、1，2，4-苯三甲酸和六氢化邻苯二甲酸。所述的羟基酸选自乳酸、β-羟基丙酸、水杨酸和12-羟基硬脂酸。所述的环状酯选自ε-己内酯、γ-己内酯、δ-己内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯和γ-丁内酯。多元醇可以是脂肪族多元醇和/或脂环族多元醇和/或芳香族多元醇；多元醇指有多于一个，特别是有两个羟基的化合物。多元醇的实例是丁二醇、新戊二醇、己二醇、双酚A、氢化双酚A、1，4-环己烷二甲醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇、三羟甲基丙烷和2-丁基-2-乙基-1，3-丙二醇。线性聚酯的分子量在1000～50000g/mol之间，优选在2000～10000g/mol之间。线性聚酯的酸值为1～100mg/gKOH，优选10～50mg/gKOH。进一步地，所述侧链共聚物在分散剂中的含量是20～80wt％，所述主链骨架共聚物在分散剂中的含量是20～80wt％。更进一步地，所述侧链共聚物在分散剂中的含量是40～60wt％，所述主链骨架共聚物在分散剂中的含量是40～60wt％。制备前面所述的分散剂的方法，包括以下步骤：S1、通过自由基聚合制备丙烯酸酯共聚物；S2、通过缩聚反应制备线性聚酯；S3、丙烯酸酯共聚物和线性聚酯在熔融本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有梳形接枝聚合物结构的分散剂，其特征在于，所述分散剂由侧链共聚物接枝到主链骨架共聚物上得到，所述主链骨架共聚物为含有接枝基团和锚定基团的丙烯酸酯共聚物，所述侧链共聚物为含有接枝基团的线性聚酯。

【技术特征摘要】
1.一种具有梳形接枝聚合物结构的分散剂，其特征在于，所述分散剂由侧链共聚物接枝到主链骨架共聚物上得到，所述主链骨架共聚物为含有接枝基团和锚定基团的丙烯酸酯共聚物，所述侧链共聚物为含有接枝基团的线性聚酯。2.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述接枝基团为环氧基、羟基和羧基的至少一种。3.根据权利要求2所述的分散剂，其特征在于，含所述接枝基团的单体选自2-羟基乙基丙烯酸酯、2-羟乙基甲基丙烯酸酯、2-羟丙基丙烯酸酯、2-羟丙基甲基丙烯酸酯、3-羟丙基丙烯酸酯、3-羟丙基甲基丙烯酸酯、4-羟丁基丙烯酸酯、4-羟丁基甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述锚定基团为苯基。5.根据权利要求4所述的分散剂，其特征在于，含所述锚定基团的单体选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻苯二甲酰亚胺、N-甲基氨基苯，N-乙基氨基苯、N-甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志标，李广，王喜田，姜云中，王伟，胡耀宇，周锐，贺刚，何孟舟，
申请(专利权)人：中山大桥化工集团有限公司，十堰市隆泰源工贸有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44