一种聚合物的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及高分子化合物制备技术领域，具体公开了一种聚合物的制备方法及其应用，聚合物的制备方法包括以下步骤：步骤a）,将1,2,4

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及高分子化合物制备
，尤其是涉及一种聚合物的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]碳纳米管主要由六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，其表现出多种电、光学、化学和物理特性，具有巨大的潜在应用价值,目前正在研究的碳纳米管应用包括透明电极、静电分散膜、场发射器件、表面加热元件、光电器件、传感器和晶体管等。
[0003]尽管碳纳米管具有巨大的潜在应用价值，但是碳纳米管因具有较大的长径比且彼此之间存在强烈的范德华引力而容易发生团聚现象，这使得碳纳米管难以在水或者一般溶剂中形成稳定的分散状态，因此碳纳米管的使用因低溶解性和低分散性而受到限制。
[0004]为解决碳纳米管分散性问题，人们进行了许多关于碳纳米管表面功能化以改性碳纳米管表面并赋予功能的研究。其中，碳纳米管共价化法能够有效地改变碳纳米管的表面性能，进而有效地提高碳纳米管的分散性。但是这一过程因改变了sp2碳原子的表面排列而直接影响碳纳米管原本的物理和化学性质。此外，碳纳米管表面非共价功能化也是提高碳纳米管的分散性的有效手段之一，碳纳米管表面共价功能化通常使用表面活性剂、芳香烃、生物材料等作为碳纳米管分散剂，通过碳纳米管与分散剂产生非共价相互作用来提高碳纳米管的分散性。上述碳纳米管表面非共价功能化处理不需要在原有的结构中引入缺陷，从而不易影响碳纳米管原有的结构和特性，因此碳纳米管表面非共价功能化法成为目前提高碳纳米管分散性的主要研究方向。
[0005]专利技术人认为，在碳纳米管表面非共价功能化研究过程中，如何进一步提高碳纳米管分散性，还有改善的空间。

技术实现思路

[0006]为了在碳纳米管表面非共价功能化法研究中，提高碳纳米管的分散性，本申请提供一种聚合物的制备方法及其应用。
[0007]第一方面，本申请提供了一种聚合物的制备方法，采用如下技术方案：
[0008]一种聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤a),将1,2,4
‑
三羟基苯和卤代辛烷混合进行醚化反应，得到产物1；
[0010]步骤b),将步骤a)所得产物1和氯甲基化试剂混合进行氯甲基化反应，反应得到产物2；
[0011]步骤c),将步骤b)所得的产物2与三苯基膦混合进行取代反应，得到产物3；
[0012]步骤d),将步骤c)所得的产物3和间苯二甲醛混合进行阴离子聚合反应，得到产物4；
[0013]步骤e),步骤d)所得的产物4与卤素的水溶液混合以催化步骤d的阴离子聚合反应，得到聚合物。
[0014]步骤d中，产物3和间苯二甲醛之间发生阴离子聚合反应，得到的产物4为具有芳环结构但分子量较低的聚合物，通过加入卤素的水溶液作为催化剂定向催化阴离子聚合反应的进行，从而延长产物4的分子量长度，得到高分子量芳环结构的共轭聚合物。
[0015]上述反应过程中，卤素的水溶液在步骤c的反应体系中溶解性较差，因此，在步骤c的反应体系中，卤素的水溶液难以直接催化产物3和间苯二甲醛之间的阴离子聚合反应。而卤素的水溶液和低分子量的聚合物产物4之间的相容性佳，因此在得到产物4后，再加入卤素催化阴离子聚合反应，从而延长聚合物分子量。
[0016]碳纳米管具有六方石墨结构，步骤e得到的聚合物具有芳环结构的共轭结构，聚合物与碳纳米管通过π电子相互作用并包裹碳纳米管来使得碳纳米管表面功能化，从而碳纳米管的表面性能发生改变，使碳纳米管均匀且稳定地在介质中分散，故上述聚合物对于提高碳纳米管的分散性表现出优异的效果。
[0017]此外，碳纳米管浆料高温流变性实验和室温过夜储存试验表明，上述聚合物作为碳纳米管分散剂加入碳纳米管浆料后，不但能明显降低碳纳米管浆料的粘度，还能提高碳纳米管浆料的高温流变性能和储存后的粘度稳定性。
[0018]优选地，以步骤a)中1,2,4
‑
三羟基苯的加入量为计算当量，所述卤代辛烷加入1～3当量。进一步地，所述卤代辛烷为1
‑
氯代辛烷和1
‑
溴代辛烷。
[0019]进一步地，步骤a)中，以步骤a)中加入的1,2,4
‑
三羟基苯的加入量为计算当量，醚化反应中还加入有0.02
‑
0.08当量的无机碱和15～40mL的有机溶剂A。
[0020]所述无机碱包括碳酸铵、碳酸钾和碳酸钠等。
[0021]所述有机溶剂A包括醚溶剂、含氮溶剂、醋酸乙酯、甲苯和二甲苯。醚溶剂如四氢呋喃、丙二醇甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯等。含氮溶剂包括N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺和N
‑
甲基吡咯烷酮等。
[0022]再进一步地，步骤a)中，所述醚化反应为70～90℃反应至少4h。
[0023]优选的，所述氯甲基试剂为盐酸和醛复合，以步骤a)中1,2,4
‑
三羟基苯的加入量为计算当量，所述醛加入0.5～4当量，所述盐酸加入0.8～2.5当量。其中，所述醛为甲醛、乙醛、丙醛以及丁醛中的一种或者多种。
[0024]进一步地，所述氯甲基化反应为50～90℃反应3～8h。
[0025]再进一步地，以步骤a)中1,2,4
‑
三羟基苯的加入量为计算当量，步骤b)中还加入有20～40mL的有机溶剂B。
[0026]所述有机溶剂B包括二氧六环水溶液，所述二氧六环水溶液中二氧六环和水的质量比为0.5～4:1。
[0027]优选的，以步骤a)中1,2,4
‑
三羟基苯的加入量为计算当量，所述三苯基膦加入0.5～4当量。
[0028]进一步地，以步骤a)中1,2,4
‑
三羟基苯的加入量为计算当量，步骤c)中还加入有15～30mL的有机溶剂A。步骤c)中采用的有机溶剂种类与步骤a)的选择范围相同，在此不做赘述。
[0029]进一步地，步骤c)中，步骤b)所得的产物2与三苯基膦之间回流反应2～8h。
[0030]优选的，以步骤a)中1,2,4
‑
三羟基苯的加入量为计算当量，步骤d)中，所述间苯二甲醛加入1
‑
2.5当量。
[0031]进一步地，以步骤a)中1,2,4
‑
三羟基苯的加入量为计算当量，步骤d)中还加入0.05～0.1当量的乙醇钠和20～45mL有机溶剂D。
[0032]所述有机溶剂D中为乙醇和四氢呋喃的混合溶液，其中所述乙醇和四氢呋喃的质量比为1:4～2:1。
[0033]更进一步地，步骤d)中，阴离子聚合反应为40～70℃反应2～4h。
[0034]优选的，以步骤a)中1,2,4
‑
三羟基苯的加入量为计算当量，所述卤素加入0.5～3当量。
[0035]更进一步地，以步骤a)中1,2,4
‑
三羟基苯的加入量为计算当量，步骤e)中还加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤a）,将1,2,4
‑
三羟基苯和卤代辛烷混合进行醚化反应，得到产物1；步骤b）,将步骤a）所得产物1和氯甲基化试剂混合进行氯甲基化反应，反应得到产物2；步骤c）,将步骤b）所得的产物2与三苯基膦混合进行取代反应，得到产物3；步骤d）,将步骤c）所得的产物3和间苯二甲醛混合进行阴离子聚合反应，得到产物4；步骤e）,步骤d）所得的产物4与卤素的水溶液混合以催化步骤d的阴离子聚合反应，得到聚合物。2.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于：以步骤a）中1,2,4
‑
三羟基苯的加入量为计算当量，所述卤代辛烷加入1～3当量。3.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于：步骤a）中，以步骤a）中1,2,4
‑
三羟基苯的加入量为计算当量，醚化反应中还加入有0.02～0.08当量的无机碱和15～40mL的有机溶剂A。4.根据权利要求3所述的聚合物的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂A包括醚溶剂、含氮溶剂、醋酸乙酯、甲苯和二甲苯一种或者多种组合。5.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于：步骤a）中，所述醚化反应为70～90℃反应至少4h。6.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于：所述氯甲基试剂为盐酸和醛的混合物，以步骤a）中1,2,4
‑
三羟基苯的加入量为计算当量，所述醛加入0.5～4当量，所述盐酸加入0.8～2.5当量。7.根据权利要求6所述的聚合物的制备方法，其特征在于：所述醛为甲醛、乙醛、丙醛以及丁醛中的一种或者多种组合。8.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于：所述氯甲基化反应为50～90℃反应3
‑
8h。9.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于：以步骤a）中1,2,4
‑
三羟基苯的加入量为计算当量，步骤b）中还加入有20～40mL的二氧六环水溶液，所述二氧六环水溶液中二氧六环和水的质量比为0.5～4:1。10.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于：以步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡韦政，钟国星，毛鸥，张美杰，郑涛，
申请(专利权)人：常州天奈材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：