專利名稱：碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
有機(jī)高分子聚合物聚砜酰胺是應(yīng)用較廣泛的工程塑料，具有耐化學(xué)腐蝕、耐輻射、耐高 溫、不燃性和電絕緣等優(yōu)良性能?？梢灾瞥蓛?yōu)良的過(guò)濾材料，也可用于電機(jī)的絕緣紙。尤其 將其制成紡織纖維，更由于其高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐高溫的特點(diǎn)，可用來(lái)制成一些特殊的專用服裝， 如抗荷服、代償服、作戰(zhàn)服以及消防服等。但是，由于聚砜酰胺抗靜電性能較差，所以如何 提高聚砜酰胺樹(shù)脂的綜合性能是當(dāng)今材料學(xué)科的重要顆題之一。
目前研究的重點(diǎn)大多數(shù)集中在如何提高聚合物的分子量上，尚未見(jiàn)到采用納米技術(shù)制備 聚砜酰胺與碳納米管的復(fù)合材料的有關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料。 本發(fā)明的目的之二在于提供該納米復(fù)合材料的制備方法。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料以芳香二胺和對(duì)苯二甲酰 氯為單體，碳納米管的溶劑分散液為分散劑，經(jīng)縮聚反應(yīng)而形成的碳納米管/聚砜酰胺納米 復(fù)合材料；所述的兩種單體芳香二胺和對(duì)苯二甲酰氯的組成及重量百分含量為 芳香二胺 40 60%， 對(duì)苯二甲酰氯 60 40%;
所述的碳納米管的溶劑分散液為多壁碳納米管和非離子表面活性劑按1: (1.2 1.5)的 質(zhì)量比分散在2-吡咯烷酮中形成的溶劑分散液，其中碳納米管的質(zhì)量為單體總質(zhì)量的1
5%;
上述的碳納米管的溶劑分散體中，碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為1 5%之間。 上述的碳納米管的的直徑為8 15nm，長(zhǎng)度不大于50pm。
上述的碳納米管的溶劑分散體中的非離子表面活性劑為HLB值為11~13辛基酚聚氧乙烯 醚和HLB值為5的乳化劑OP-4，按2 : 3的質(zhì)量比形成的混合型表面活性劑。 上述芳香二胺為對(duì)苯二胺、間苯二胺中的一種或兩種。 上述對(duì)苯二胺為4'4 二氨基二苯砜；所述的間苯二胺為3'3 二氨基二苯砜。 一種制備上述的碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料的方法，其特征在于該方法的具體步驟a. 制備碳納米管的溶劑分散液將經(jīng)過(guò)算處理的多壁碳納米管用無(wú)離子水洗至PH值為 6-7，真空干燥后，和非離子表面活性劑溶于2-吡咯垸酮中，超聲分散60 90min, 形成碳納米管的溶劑分散體；
b. 將步驟a所得碳納米管的溶劑分散體加入到N， N—二甲基乙酰胺溶劑中，形成含有 碳納米管的混合溶劑；
c. 將芳香二胺加入到步驟b所得混合溶劑中，并降溫至-8'C -l(TC;形成碳納米管與芳 香二胺的混合分散液。
d. 在步驟c所得混合分散液中加入對(duì)苯二甲酰氯，使其進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為1~1.5 小時(shí)，調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH值為6—7，經(jīng)過(guò)濾，即得碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料。
上述步驟d中調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值所用的堿為氯化鈣或氯化鋰。
本發(fā)明中，典型的聚砜酰胺是由二氨基二苯砜和對(duì)苯二甲酰氯縮聚而成，其化學(xué)反應(yīng)式
為:
本發(fā)明采用了低溫原位聚合的技術(shù)，先將碳納米管的溶劑分散體加入到N， N—二甲基 乙酰胺溶劑中，攪拌，形成含有碳納米管的混合分散溶液；然后將芳香二胺加入到上述分散 溶液中，形成碳納米管與芳香二胺的混合分散液。最后加入另一個(gè)單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)，使碳 納米管以納米尺度均勻分散、鑲嵌在聚砜酰胺樹(shù)脂中，從而形成碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù) 合材料。這種材料將無(wú)機(jī)物的剛性，尺寸穩(wěn)定性和耐熱性與有機(jī)聚合物的韌性和可加工性完 美地結(jié)合了起來(lái)?？少x予材料許多采用傳統(tǒng)方法所難以達(dá)到的優(yōu)良性能。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，制作方便而且成本低廉。


圖1為碳納米管在碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料中的透射電鏡圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
a. 原料準(zhǔn)備主要原料為4'4二胺基二苯砜、3'3二胺基二苯砜，對(duì)苯二甲酰氯，碳納米管 的溶劑分散體，其濃度在1一5%之間。
b. 碳納米管的溶劑分散體的制備如下1) 將一定量的多壁碳納米管在質(zhì)量濃度為68.0%的硝酸和質(zhì)量濃度為98%的硫酸以體積
比為1 : 3的比例混合液中磁力攪拌3小時(shí)。
2) 過(guò)濾后，用無(wú)離子水洗至pH值為6-7。
3) 真空干燥。
4) 將上述處理過(guò)的多壁碳納米管2g，非離子表面活性劑3g， 2-吡咯烷酮95g的組成的 混合物，超聲分散60 90min。形成碳納米管的溶劑分散液。
c .在500ml的四頸反應(yīng)器中，加入上述碳納米管的溶劑分散液25g和275克N' N——二甲 基乙酰胺溶劑，邊攪拌邊加入0. 09mol (22. 35克)的4' 4 二胺基二苯砜和0. 03mol (7. 5 克)3'3二氨基二苯砜，冷卻至-8'C—-l(TC;在低溫下繼續(xù)攪拌30分鐘。 d .在上述低溫溶液中邊攪拌邊加入0. 12mol (24.4克)的對(duì)苯二甲酰氯，高速攪拌使
其進(jìn)行縮聚反應(yīng)；反應(yīng)3分鐘后關(guān)閉冷卻泵，使其自然升溫。 e.繼續(xù)反應(yīng)l小時(shí)后，加入氧化鈣中和至pH值為6—7;最后經(jīng)過(guò)過(guò)濾出料，即得產(chǎn)品。 參見(jiàn)圖l，圖l是碳納米管在碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料中的透射電鏡圖；由圖可 非常清晰地看到碳納米管在復(fù)合材料中以納米尺寸均勻地分散在聚合物中。
所得產(chǎn)品經(jīng)測(cè)試其電阻〈103Q因此，這種復(fù)合材料可制成優(yōu)良的抗靜電材料。也可以 通過(guò)濕法紡絲的技術(shù)制成耐高溫阻燃的導(dǎo)電纖維。
權(quán)利要求
1. 一種碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料以芳香二胺和對(duì)苯二甲酰氯為單體，碳納米管的溶劑分散液為分散劑，經(jīng)縮聚反應(yīng)而形成的碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料；所述的兩種單體芳香二胺和對(duì)苯二甲酰氯的組成及重量百分含量為芳香二胺40～60％，對(duì)苯二甲酰氯60～40％；所述的碳納米管的溶劑分散液為多壁碳納米管和非離子表面活性劑按1∶(1.2～1.5)的質(zhì)量比分散在2-吡咯烷酮中形成的溶劑分散液，其中碳納米管的質(zhì)量為單體總質(zhì)量的1～5％；
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料，其特征在于所述的碳納米管的溶劑分散體中，碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為1 5%之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料，其特征在于所述的碳納米管的的直徑為8 15nm，長(zhǎng)度不大于50nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料，其特征在于所述的碳納米管的溶劑分散體中的非離子表面活性劑為HLB值為11 13辛基酚聚氧乙烯醚和HLB值為5的乳化劑0P-4，按2 : 3的質(zhì)量比形成的混合型表面活性劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料，其特征在于所述芳香二胺為對(duì)苯二胺、間苯二胺中的一種或兩種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料，其特征在于所述對(duì)苯二胺為4'4二氨基二苯砜；所述的間苯二胺為3'3二氨基二苯砜。
7. —種制備根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料的方法，其特征在于該方法的具體步驟為a. 制備碳納米管的溶劑分散液將經(jīng)過(guò)算處理的多壁碳納米管用無(wú)離子水洗至PH值為6-7，真空干燥后，和非離子表面活性劑溶于2-吡咯烷酮中，超聲分散60 90min，形成碳納米管的溶劑分散體；b. 將步驟a所得碳納米管的溶劑分散體加入到N， N—二甲基乙酰胺溶劑中，形成含有碳納米管的混合溶劑；c. 將芳香二胺加入到步驟b所得混合溶劑中，并降溫至-8'C -l(TC;形成碳納米管與芳香二胺的混合分散液。d. 在步驟c所得混合分散液中加入對(duì)苯二甲酰氯，使其進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為1~1.5小時(shí)，調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH值為6—7，經(jīng)過(guò)濾，即得碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟d中調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值所用的堿為氯化鈣或氯化鋰。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料及其制備方法。該復(fù)合材料以芳香二胺和對(duì)苯二甲酰氯為單體，碳納米管的溶劑分散液為分散劑，經(jīng)縮聚反應(yīng)而形成的碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料。該復(fù)合材料中碳納米管以納米尺度均勻分散、鑲嵌在聚砜酰胺樹(shù)脂中，從而形成碳納米管/聚砜酰胺納米復(fù)合材料。這種材料將無(wú)機(jī)物的剛性，尺寸穩(wěn)定性和耐熱性與有機(jī)聚合物的韌性和可加工性完美地結(jié)合了起來(lái)?？少x予材料許多采用傳統(tǒng)方法所難以達(dá)到的優(yōu)良性能。本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，制作方便而且成本低廉。
文檔編號(hào)C08L77/00GK101457019SQ200910044848
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2009年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月4日
發(fā)明者任慕蘇, 唐志勇, 孫晉良, 張家寶, 敏 楊, 梁晶晶, 鄒新國(guó), 郭建君 申請(qǐng)人:上海大學(xué)