胺類化合物在分散氟碳材料中的用途及分散氟碳材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及胺類化合物在分散氟碳材料中的用途及 分散氟碳材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氟碳材料大致可分為有機氟碳材料和無機氟碳材料。有機氟碳材料主要包括含氟 聚合物，無機氟碳材料主要包括氟化富勒烯、氟化碳管、氟化碳層/片材。進一步的，氟化碳 層/片材可以大致分為氟化石墨烯和氟化石墨兩類。在之前的研宄中，氟碳材料的分散主 要集中在氟化富勒烯、氟化碳管和氟化石墨烯上，目前幾乎沒有關(guān)于氟化石墨分散性能的 相關(guān)報道。
[0003] 由于氟碳材料是穩(wěn)定性最好的鹵代碳材料，其幾乎無法通過傳統(tǒng)的化學(xué)方法進行 改性，然而這種化學(xué)惰性卻也在很多方面賦予了氟碳材料優(yōu)異的應(yīng)用性能。也因為氟碳材 料的化學(xué)惰性，導(dǎo)致其幾乎無法通過傳統(tǒng)化學(xué)方法進行分散。
[0004] 因而，目前關(guān)于氟碳材料分散性的相關(guān)研宄仍有待改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的 一個目的在于提出一種胺類化合物在分散氟碳材料中的新用途。
[0006] 在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了胺類化合物在分散氟碳材料中的用途。發(fā)明 人發(fā)現(xiàn)，氟碳材料中的氟原子具有較強的吸電子能力，可以從碳原子奪得電子，使得碳原子 部分正電荷極化，而胺類化合物中帶有孤對電子的氨基基團，具有較強的親核性，基于此， 氟碳材料和胺類化合物之間存在類似化學(xué)鍵合的親電-親核相互作用，進而使得氟碳材 料能夠溶解于胺類化合物介質(zhì)中。進一步地，通過氟碳材料和胺類化合物之間的相互作 用，在引入適量胺類化合物的情況下，還可以將氟碳材料穩(wěn)定地分散于其他有機介質(zhì)及水 (water)中，獲得的穩(wěn)定分散的氟碳材料能夠有效用于潤滑油添加劑或高性能聚合物復(fù)合 材料。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，胺類化合物可以為選自長鏈烷基胺、氨基醇和聚醚胺中的 至少一種，優(yōu)選為選自油胺，乙醇胺，氨基丙醇，氨基丁醇，二甘醇胺，三（羥甲基）氨基甲烷 胺，聚乙二醇醚胺，聚丙二醇醚胺和聚四氫呋喃醚胺中的至少一種。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，氨基醇或聚醚胺的拓撲結(jié)構(gòu)為選自線形、星形和環(huán)形中的 至少一種。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，胺類化合物的分子量為50-10000。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，分散介質(zhì)可以為選自水、有機介質(zhì)中的至少一種。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，有機介質(zhì)可以為選自前面所述的胺類化合物和其它有機介 質(zhì)中的至少一種。其中，其它有機介質(zhì)包括但不限于丙酮、乙醇、甲苯（toluene)、N, N-二甲 基甲酰胺（DMF)和四氫呋喃（THF)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，氟碳材料為選自氟化石墨、氟化氧化石墨、有機接枝改 性氟化石墨、氟化石墨烯、氟化石墨炔和氟化石墨烷中的至少一種。
[0013] 在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種分散氟碳材料的方法。根據(jù)本發(fā)明的實 施例，該方法為在胺類化合物存在的條件下，對氟碳材料進行超聲，得到第一混合物。發(fā)明 人發(fā)現(xiàn)，通過氟碳材料中帶有正電荷的碳原子和胺類化合物中帶有孤對電子的氨基基團之 間的親電-親核相互作用，氟碳材料可以穩(wěn)定的分散于胺類化合物介質(zhì)中，進而氟碳材料 能夠有效用于潤滑油添加劑或高性能聚合物復(fù)合材料。根據(jù)本發(fā)明實施例，該方法有效解 決了氟碳材料因化學(xué)惰性而難以溶解或分散的難題。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，氟碳材料的具體種類不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以 根據(jù)實際需要靈活選擇。在本發(fā)明的一些實施例中，氟碳材料為選自氟化石墨、氟化氧化石 墨、有機接枝改性氟化石墨、氟化石墨烯、氟化石墨炔和氟化石墨烷中的至少一種。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，在氟碳材料中，碳原子和氟原子的摩爾比為1 : (0· 05-1. 5) 〇
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，胺類化合物為選自長鏈烷基胺、氨基醇和聚醚胺中的至少 一種，優(yōu)選為選自油胺，乙醇胺，氨基丙醇，氨基丁醇，二甘醇胺，三（羥甲基）氨基甲烷胺， 聚乙二醇醚胺，聚丙二醇醚胺和聚四氫呋喃醚胺中的至少一種。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，氨基醇或聚醚胺的拓撲結(jié)構(gòu)為選自線形、星形和環(huán)形中的 至少一種。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，胺類化合物的分子量為50-10000。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，分散氟碳材料的方法可以包括：在超聲處理條件下，將胺類 化合物與氟碳材料混合，得到第一混合物；以及將第一混合物加入分散介質(zhì)中，并將所得到 的混合物超聲處理，然后將經(jīng)過超聲處理的混合物于室溫條件下攪拌，得到第二混合物。發(fā) 明人發(fā)現(xiàn)，基于氟碳材料中帶有正電荷的碳原子和胺類化合物中帶有孤對電子的氨基基團 之間的親電-親核相互作用，在引入適量胺類化合物的情況下，氟碳材料可以進一步穩(wěn)定 地分散于其他分散介質(zhì)（包括但不限于水、乙醇、甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃等） 中，由此，可以進一步擴大氟碳材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，將第一混合物加入分散介質(zhì)中可以進一步包括：將第一混 合物靜置至分層，并移除上清液；將所得到的產(chǎn)物進行離心，得到沉淀；以及將沉淀加入分 散介質(zhì)中。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，分散介質(zhì)為選自胺類化合物、水、丙酮、乙醇、甲苯、N，N-二 甲基甲酰胺和四氫呋喃中的至少一種，
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，基于含有氟化石墨的第一混合物或第二混合物的總質(zhì)量， 胺類化合物的質(zhì)量分數(shù)為〇. 05% -99. 95%。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，在第一混合物和第二混合物中，氟碳材料的濃度為 0.0001g/L-2000g/L〇
【附圖說明】
[0024] 圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，氟化石墨的晶體結(jié)構(gòu)圖；
[0025] 圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，油脂狀"氟化石墨-乙醇胺"沉淀的照片；
[0026] 圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，氟化石墨分散于乙醇、水、丙酮、N，N-二甲基甲 酰胺和四氫呋喃中的照片；
[0027] 圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，氟化石墨/NPPGMA-1000混合物靜置一周后的照 片；
[0028] 圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，氟化石墨/PPGBA-230混合物置一周后的照片；
[0029] 圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，不同濃度的氟化石墨/PPGBA-230混合物的紫 外-可見吸收光譜；
[0030] 圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，氟化石墨/PPGBA-230混合物的標準曲線，其 中，圖7a為氟化石墨/PPGBA-230混合物在550nm波長下的標準曲線，圖7b為氟化石墨/ PPGBA-230混合物在800nm波長下的標準曲線；
[0031] 圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，不同濃度的氟化石墨/PPGBA-230水溶液的紫 外-可見吸收光譜；
[0032] 圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，氟化石墨/PPGBA-230水溶液的標準曲線，其 中，圖9a為氟化石墨/PPGBA-230水溶液在550nm波長下的標準曲線，圖9b為氟化石墨/ PPGBA-230水溶液在800nm波長下的標準曲線；
[0033] 圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，不同濃度的氟化石墨/PPGBA-230乙醇溶液的 紫外-可見吸收光譜；
[0034] 圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，氟化石墨/PPGBA-230乙醇溶液的標準曲線，其 中，圖Ila為氟化石墨/PPGBA-230乙醇溶液在550nm波長下的標準曲線，圖Ilb為氟化石 墨/PPGBA-230乙醇溶液在800nm波長下的標準曲線；
[0035] 圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，不同濃度的氟化石墨/PPGBA-2000甲苯溶液的 紫外-可見吸收光譜；
[0036] 圖13顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，氟化石墨/PPGBA-2000甲苯溶液的標準曲線， 其中，圖13a為氟化石墨/PPGBA-2000甲苯溶液在550nm波長下的標準曲線，圖13b為氟化 石墨/PPGBA-2000甲苯溶液在800nm波長下的標準曲線；
[0037] 圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，氟化石墨/PPGBA-230混合物、氟化石墨/ PPGBA-230水溶液、氟化石墨/PPGBA-230乙醇水溶液，以及氟化石墨/PPGBA-2000甲苯溶液 在不同波長下的吸收系數(shù)結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[003