一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料及其製備方法

2023-09-21 18:18:25

專利名稱：一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及的是一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料及其製備方法。
背景技術：
聚矽烷是一類主鏈完全由Si-Si單鍵組成的新型聚合物，其主鏈的σ鍵電子的非定域作用賦予了聚矽烷獨特的物理、化學特性，如電子光譜、熱致變色、光譜燒孔、場致發光、導電性及非線性光學特性等。另外，聚矽烷在製備高強度SiC陶瓷、作為非線性光學材料、高分辨光致抗蝕劑、烯烴聚合的光引發劑、製造發光二極體等多種電子器件方面已得到了廣泛應用，使其成為極有前途的功能性高分子材料，引起了人們的極大興趣。但聚矽烷能隙為3 4eV，電導率很小，屬於絕緣體，所以如何通過摻雜或改性提高聚矽烷的導電性，具有很高的理論和實際研究價值。

發明內容
本發明目的是要解決聚矽烷存在導電性差的問題，而提供一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料及其製備方法。一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料由有機溶劑、鹼金屬、含有π鍵的二氯矽烷衍生物、矽烷衍生物、反應終止劑和多壁碳納米管制備而成；所述的多壁碳納米管質量與有機溶劑體積的比為lg: (320mL飛90mL);所述的多壁碳納米管與鹼金屬的質量比為1:(1.2^35);所述的多壁碳納米管與含有π鍵的二氯矽烷衍生物的質量比為I: (I(TlOO)；所述的多壁碳納米管與矽烷衍生物的質量比為1:(廣20.0);所述的多壁碳納米管質量與反應終止劑體積的比為lg: (300mL^450mL)。一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料的製備方法，具體是按以下步驟完成的一、分散多壁碳納米管首先多壁碳納米管進行純化處理，然後分散於有機溶劑中，得到多壁碳納米管/有機溶劑分散液；二、製備鹼金屬/有機溶劑懸浮液將鹼金屬加入有機溶劑中，並在攪拌速度為1000r/mirTl500r/min、溫度為90°C 150°C和氮氣保護下冷凝回流反應O. 5tT3h，然後自然冷卻至室溫，得到鹼金屬/有機溶劑懸浮液；三、製備氯矽烷/有機溶劑溶液將含有η鍵的二氯矽烷衍生物和矽烷衍生物溶於有機溶劑，混勻後即得到氯矽烷/有機溶劑溶液；四、混合首先將步驟一製備的多壁碳納米管/有機溶劑分散液加入步驟二製備的鹼金屬/有機溶劑懸浮液中，然後在攪拌速度為600r/mirTl000r/min、油浴溫度為60°C 80°C、氮氣保護和避光條件下按lmL/mirTl. 5mL/min的滴加速度加入步驟三製備氯矽烷/有機溶劑溶液，並在攪拌速度為600r/mirTl000r/min、油浴溫度為500C 80°C和氮氣保護下混勻，即得到混合物；五、聚合步驟四得到的混合物在攪拌速度為600r/mirTl000r/min、油浴溫度為70°C 120°C和氮氣保護和避光條件下進行回流反應，反應時間為7tT9h，然後冷卻至室溫，並在攪拌速度為600r/mirTl000r/min、室溫和氮氣保護和避光條件下攪拌反應20tT30h，然後加入反應終止劑，混勻後進行固液分離，即得到聚合物；六、洗滌乾燥採用蒸餾水對步驟五得到的聚合物進行洗滌3飛次，然後在溫度為600C 70°C下真空乾燥18tT30h，即得到聚矽烷/多壁碳納米管複合材料；步驟一中所述的多壁碳納米管質量與有機溶劑體積的比為lg: (70mL、0mL);步驟二中所述的鹼金屬與步驟一中所述的多壁碳納米管的質量比為(I. 2 35):1 ;步驟二中所述的有機溶劑體積與步驟一中所述的多壁碳納米管質量的比為(180mL飛OOmL): Ig;步驟三中所述的含有π鍵的二氯矽烷衍生物與步驟一中所述的多壁碳納米管的質量比為(I(TlOO): I ;步驟三中所述的矽烷衍生物與步驟一中所述的多壁碳納米管的質量比為(廣20.0):1 ;步驟三中所述的有機溶劑體積與步驟一中所述的多壁碳納米管質量的比為(70mL 100mL) :lg ;步驟五中所述的反應終止劑體積與步驟一中所述的多壁碳納米管質量的比為(300mL 450mL) :lg。本發明優點本發明製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料具有了聚矽烷與多壁碳納米管的物理、化學優點，與現有聚矽烷相比電導率提高了三個數量級，並具有了更好的可加工性，易於成膜；同時提高了多壁碳納米管在有機溶劑中的溶解度，以及在高分子材料中的分散性。


圖I是試驗一步驟一中得到的純化的多壁碳納米管的紅外光譜圖；圖2是枝狀聚矽烷的紅外光譜圖；圖3是試驗一製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料的紅外光譜圖；圖4是試驗一步驟一中得到的純化的多壁碳納米管的熱重圖，圖中的A表示質量-溫度變化曲線，圖中的B表示質量對溫度的變化速率-溫度變化曲線；圖5是枝狀聚矽烷的熱重圖，圖中的A表示質量-溫度變化曲線，圖中的B表示質量對溫度的變化速率-溫度變化曲線；圖6是試驗一製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料的熱重圖，圖中的A表示質量-溫度變化曲線，圖中的B表示質量對溫度的變化速率-溫度變化曲線；圖7是為試驗一步驟一中得到的純化的多壁碳納米管30000倍的TEM圖；圖8是為試驗一製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料10000倍的TEM圖；圖9是為試驗一製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料80000倍的TEM圖；圖10是為試驗一製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料100000倍的TEM圖。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式是一種聚娃燒/多壁碳納米管複合材料由有機溶齊U、鹼金屬、含有η鍵的二氯矽烷衍生物、矽烷衍生物、反應終止劑和多壁碳納米管制備而成。本實施方式所述的多壁碳納米管質量與有機溶劑體積的比為lg: (320mL"690mL)；本實施方式所述的多壁碳納米管與鹼金屬的質量比為1:(1.2 35);所述的多壁碳納米管與含有η鍵的二氯矽烷衍生物的質量比為I: (I(TlOO);本實施方式所述的多壁碳納米管與矽烷衍生物的質量比為1:(廣20.0);本實施方式所述的多壁碳納米管質量與反應終止劑體積的比為lg (300mL 450mL)。本實施方式所述的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料具有了聚矽烷與多壁碳納米管的物理、化學優點，與現有聚矽烷相比電導率提高了三個數量級，並具有了更好的可加工性，易於成膜；同時提高了多壁碳納米管在反應終止劑中的溶解度，以及在高分子材料中的分散性。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一的不同點是所述的有機溶劑為甲苯、二甲苯、辛烷或環庚烷。其他與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二之一不同點是所述的鹼金屬為金屬鈉或Na-K合金。其他與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同點是所述的含有 鍵的二氯矽烷衍生物為甲基苯基二氯矽烷、二苯基二氯矽烷或甲基乙烯基二氯矽烷；所
述的矽烷衍生物為含有η鍵的二氯矽烷衍生物或三氯矽烷衍生物，其中所述的含有η鍵的二氯矽烷衍生物為甲基苯基二氯矽烷、二苯基二氯矽烷或甲基乙烯基二氯矽烷，其中所述的二氣娃燒衍生物為甲基二氣娃燒、乙稀基二氣娃燒、苯基二氣娃燒或壬基二氣娃燒。其他與具體實施方式
一至三相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同點是所述的反應終止劑為無水異丙醇或無水乙醇。其他與具體實施方式
一至四相同。
具體實施方式
六本實施方式是一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料的製備方法，具體是按以下步驟完成的一、分散多壁碳納米管首先多壁碳納米管進行純化處理，然後分散於有機溶劑中，得到多壁碳納米管/有機溶劑分散液；二、製備鹼金屬/有機溶劑懸浮液將鹼金屬加入有機溶劑中，並在攪拌速度為1000r/mirTl500r/min、溫度為900C 150°C和氮氣保護下冷凝回流反應O. 5tT3h，然後自然冷卻至室溫，得到鹼金屬/有機溶劑懸浮液；三、製備氯矽烷/有機溶劑溶液將含有η鍵的二氯矽烷衍生物和矽烷衍生物溶於有機溶劑，混勻後即得到氯矽烷/有機溶劑溶液；四、混合首先將步驟一製備的多壁碳納米管/有機溶劑分散液加入步驟二製備的鹼金屬/有機溶劑懸浮液中，然後在攪拌速度為600r/mirTl000r/min、油浴溫度為60°C 80°C、氮氣保護和避光條件下按ImL/mirTl. 5mL/min的滴加速度加入步驟三製備氯矽烷/有機溶劑溶液，並在攪拌速度為600r/mirTlOOOr/min、油浴溫度為50°C 80°C和氮氣保護下混勻，即得到混合物；五、聚合步驟四得到的混合物在攪拌速度為600r/mirTl000r/min、油浴溫度為70V 120°C和氮氣保護和避光條件下進行回流反應，反應時間為7tT9h，然後冷卻至室溫，並在攪拌速度為600r/mirTlOOOr/min、室溫和氮氣保護和避光條件下攪拌反應20tT30h，然後加入反應終止劑，混勻後進行固液分離，即得到聚合物；六、洗滌乾燥採用蒸餾水對步驟五得到的聚合物進行洗滌3飛次，然後在溫度為60°C 70°C下真空乾燥18tT30h，即得到聚矽烷/多壁碳納米管複合材料。本實施方式步驟一中所述的多壁碳納米管質量與有機溶劑體積的比為lg:(70mL^90mL)。本實施方式步驟二中所述的鹼金屬與步驟一中所述的多壁碳納米管的質量比為(12 35) : I ;本實施方式步驟二中所述的有機溶劑體積與步驟一中所述的多壁碳納米管質量的比為(180mL 500mL) : lg。本實施方式步驟三中所述的含有π鍵的二氯矽烷衍生物與步驟一中所述的多壁碳納米管的質量比為(I(TlOO): I ;本實施方式步驟三中所述的矽烷衍生物與步驟一中所述的多壁碳納米管的質量比為(廣20. 0): I ;本實施方式步驟三中所述的有機溶劑體積與步驟一中所述的多壁碳納米管質量的比為(70mL"l00mL) : lg。本實施方式步驟五中所述的反應終止劑體積與步驟一中所述的多壁碳納米管質量的比為(300mL 450mL) : lg。本實施方式步驟一中所述的純化處理具體操作如下1、硝酸處理將多壁碳納米管放入3mol/L的硝酸溶液中，室溫下(約20°C ),用600r/min"l000r/min的電磁攪拌器攪拌24h後，用砂芯漏鬥過濾，用去離子水將所得固體衝洗乾淨後乾燥，即得到硝酸處理後產物；2、HCl處理步驟I得到的硝酸處理後產物再放入5mol/L的HCl溶液中，加熱升溫至10(Tl2(rC回流6tT7h，再用砂芯漏鬥過濾，然後將所得產物用去離子水衝洗並乾燥，即得到HCl處理後產物；3、煅燒處理把步驟2得到的HCl處理後產物放入馬弗爐中，保持溫度為4500C飛00°C，在靜止狀態下的空氣中煅燒約30min後取出，即得到純化處理後多壁碳納米管。本實施方式製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料具有了聚矽烷與多壁碳納米管的物理、化學優點，與現有聚矽烷相比電導率提高了三個數量級，並具有了更好的可加工性，易於成膜；同時提高了多壁碳納米管在反應終止劑中的溶解度，以及在高分子材料中的分散性。

具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
六的不同點是步驟一中所述的有機溶劑為甲苯、二甲苯、辛烷或環庚烷。其他與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
六或七之一不同點是步驟二中所述的鹼金屬為金屬鈉或Na-K合金；步驟二中所述的有機溶劑為甲苯、二甲苯、辛烷或環庚烷。其他與具體實施方式
六或七相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
六至八之一不同點是步驟三中所述的含有η鍵的二氯矽烷衍生物為甲基苯基二氯矽烷、二苯基二氯矽烷或甲基乙烯基二氯矽烷；步驟三中所述的矽烷衍生物為含有η鍵的二氯矽烷衍生物或三氯矽烷衍生物，其中所述的含有η鍵的二氯矽烷衍生物為甲基苯基二氯矽烷、二苯基二氯矽烷或甲基乙烯基二氯矽烷，其中所述的三氯矽烷衍生物為甲基三氯矽烷、乙烯基三氯矽烷、苯基三氯矽烷或壬基三氯矽烷；步驟三中所述的有機溶劑為甲苯、二甲苯、辛烷或環庚烷。其他與具體實施方式
六至八相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
六至九之一不同點是步驟五中所述的反應終止劑為無水異丙醇或無水乙醇。其他與具體實施方式
六至九相同。採用下述試驗驗證本發明效果試驗一一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料的製備方法，具體是按以下步驟完成的一、分散多壁碳納米管首先多壁碳納米管進行純化處理，然後取O. 26g純化的多壁碳納米管分散於20mL的甲苯中，得到多壁碳納米管/有機溶劑分散液；二、製備鹼金屬/有機溶劑懸浮液將1.7802g的金屬鈉加入45mL的甲苯中，並在攪拌速度為1200r/min、溫度為120°C和氮氣保護下冷凝回流反應2h，然後自然冷卻至室溫，得到鹼金屬/有機溶劑懸浮液；三、製備氯矽烷/有機溶劑溶液將3. 8233g的甲基苯基二氯矽烷和I. 4932g的甲基三氯矽烷溶於20mL的甲苯中，混勻後即得到氯矽烷/有機溶劑溶液；四、混合首先將步驟一製備的多壁碳納米管/有機溶劑分散液加入步驟二製備的鹼金屬/有機溶劑懸浮液中，然後在攪拌速度為800r/min、油浴溫度為65°C、氮氣保護和避光條件下按I. 2mL/min的滴加速度加入步驟三製備氯矽烷/有機溶劑溶液，並在攪拌速度為800r/min、油浴溫度為65°C和氮氣保護下混勻，即得到混合物；五、聚合步驟四得到的混合物在攪拌速度為800r/min、油浴溫度為100°C和氮氣保護和避光條件下進行回流反應，反應時間為8h，然後冷卻至室溫，並在攪拌速度為800r/min、室溫和氮氣保護和避光條件下攪拌反應21h，然後加入SOmL的無水異丙醇，混勻後進行固液分離，即得到聚合物；六、洗滌乾燥採用蒸餾水對步驟五得到的聚合物進行洗滌4次，然後在溫度為65°C下真空乾燥24h，即得到聚矽烷/多壁碳納米管複合材料。本試驗步驟一中所述的純化處理具體操作如下1、硝酸處理將多壁碳納米管放入3mol/L的硝酸溶液中，室溫下(約20°C ),用800r/min的電磁攪拌器攪拌24h後,用砂芯漏鬥過濾，用去離子水將所得固體衝洗乾淨後乾燥，即得到硝酸處理後產物；2、HCl處理步驟I得到的硝酸處理後產物再放入5mol/L的HCl溶液中，加熱升溫至110°C回流6. 5h，再用砂芯漏鬥過濾，然後將所得產物用去離子水衝洗並乾燥，即得到HCl處理後產物；3、煅燒處理把步驟2得到的HCl處理後產物放入馬弗爐中，保持溫度為480°C，在靜止狀態下的空氣中煅燒約30min後取出，即得到純化處理後多壁碳納米管。
採用紅外光譜儀對本試驗步驟一中得到的純化的多壁碳納米管、枝狀聚矽烷(所述的枝狀聚矽烷由2moL的甲基苯基二氯矽烷和ImoL的甲基三氯矽烷聚合而成)和本試驗製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料進行分析，結果如圖f圖3所示，圖I是本試驗步驟一中得到的純化的多壁碳納米管的紅外光譜圖，圖2是枝狀聚矽烷的紅外光譜圖，圖3是本試驗製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料的紅外光譜圖，通過圖I可知本試驗步驟一中得到的純化的多壁碳納米管在1559CHT1處有一個很強的吸收峰，這是由多壁碳納米管主體結構的C-C伸縮振動引起的，是多壁碳納米管的特徵峰，而1154CHT1處是C-O鍵的吸收峰；通過圖2可知枝狀聚矽烷在3052CHT1為苯環上的C-H伸縮振動，1952、1882、1819CHT1為苯環的指紋峰，1490cm-1為苯環的伸縮振動，697CHT1為苯環骨架面外彎曲振動，這幾處的吸收說明有-Ph(苯環)的存在1428,1095011-1和1025CHT1為Si-Ph的振動吸收，說明有Si-Ph的存在，2957,2897cm^為-CH3上的C-H伸縮振動的吸收說明有-CH3的存在1245(^-1和755CHT1為Si-CH3的振動吸收，說明有Si-CH3的存在；這些都清晰地說明產物中存在單體鏈節，而在464cm-1處的吸收說明Si-Si鍵的形成，表明單體發生了聚合；通過圖3可知本試驗製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料沒有出現多壁碳納米管的特徵峰，這是因為在相應的位置多壁碳納米管的紅外振動吸收遠比枝狀聚矽烷的振動吸收弱而被掩蓋，通過與圖2對比可知所有和苯環相關的特徵振動吸收都向低波數方向發生了移動，從3052ΟΙΓ1到3045(311^0^環上的 C-H伸縮振動)，從 1952cm-1 到 1948cm-1,1882cm-1 到 1879cm-1,1819cm-1 到 1813CHT1(苯環的指紋峰)，從1490cm 1到1483cm 1 (苯環的伸縮振動)，從1428cm 1到1426cm 1,1095cm 1到1094CHT1 (Si-Ph的變形振動)，從1025CHT1到1018CHT1 (Si-Ph的伸縮振動)，分析可知多壁碳納米管側壁的η電子和枝狀聚矽烷上苯環的η電子之間存在堆積作用，正是這種JI-JI堆積作用使得有關苯環的特徵吸收發生了變化(紅移)，因此可知本試驗製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料是枝狀聚矽烷與多壁碳納米管成功複合而成。採用熱重分析儀對本試驗步驟一中得到的純化的多壁碳納米管、枝狀聚矽烷(所述的枝狀聚矽烷由2moL的甲基苯基二氯矽烷和ImoL的甲基三氯矽烷聚合而成)和本試驗製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料進行分析，結果如圖Γ圖6所示，圖4是本試驗步驟一中得到的純化的多壁碳納米管的熱重圖，圖中的A表示質量-溫度變化曲線，圖中的B表示質量對溫度的變化速率-溫度變化曲線(即質量-溫度變化曲線的一次微分曲線);圖5是枝狀聚矽烷的熱重圖，圖中的A表示質量-溫度變化曲線，圖中的B表示質量對溫度的變化速率-溫度變化曲線(即質量-溫度變化曲線的一次微分曲線);圖6是本試驗製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料的熱重圖，圖中的A表示質量-溫度變化曲線，圖中的B表示質量對溫度的變化速率-溫度變化曲線(即質量-溫度變化曲線的一次微分曲線)；通過圖4可知本試驗步驟一中得到的純化的多壁碳納米管在氮氣保護條件下加熱至100°C時有不明顯失重，在0°C 100°C出現的失重是本試驗步驟一中得到的純化的多壁碳納米管表面微量吸水造成的，當加熱至320°C時本試驗步驟一中得到的純化的多壁碳納米管有失重，在IOO0C 320°C出現的失重主要是本試驗步驟一中得到的純化的多壁碳納米管中殘留的雜質(如無定形碳、催化劑等)所引起的，當加熱至600°C以上時本試驗步驟一中得到的純化的多壁碳納米管出現明顯失重，這是本試驗步驟一中得到的純化的多壁碳納米管的碳骨架質量損失造成的；通過圖5可知枝狀聚矽烷在氮氣保護條件下加熱至100°C時有不明顯失重，在(TC 100°c出現的失重是枝狀聚矽烷表面微量吸水造成的，熱重分析當加熱至400°C時枝 狀聚矽烷開始發生分解，產生明顯失重；通過圖6可知本試驗製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料在380°C和560°C左右有明顯的失重，這種失重現象既不同於枝狀聚矽烷的質量-溫度變化曲線也不同於多壁碳納米管的質量-溫度變化曲線，明顯失重的溫度不相同，可能是多壁碳納米管側壁碳原子的Sp2雜化形成大量高度離域的π電子，這些π電子與含有η電子的甲基-甲基苯基聚矽烷通過非共價鍵作用相結合，也可能多壁碳納米管的π電子與枝狀聚矽烷的甲基形成σ-π超共軛體系，這些因素的存在都將在一定程度上削弱枝狀聚矽烷和多壁碳納米管的化學鍵的鍵能，對其熱性能產生影響，因此可知本試驗製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料不是枝狀聚矽烷和多壁碳納米管的混合物，而是枝狀聚矽烷與多壁碳納米管成功複合得到的新產物，該產物中存在影響化學鍵鍵能的非共價鍵或σ-π超共軛體系。對本試驗步驟一中得到的純化的多壁碳納米管、枝狀聚矽烷(所述的枝狀聚矽烷由2moL的甲基苯基二氯矽烷和ImoL的甲基三氯矽烷聚合而成)和本試驗製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料進行電導率測試，測試結果如表I所示，通過表I可知本試驗製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料比枝狀聚矽烷的電導率增大了三個數量級，分析認為是由於枝狀聚矽烷中的σ鍵與多壁碳納米管側壁π鍵形成σ-π共軛，以及多壁碳納米管側壁的π電子和枝狀聚矽烷上苯環的π電子之間存在堆積作用，使本試驗製備的聚矽烷/多壁碳納米管複合材料導電性能增強。表I
權利要求
1.一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料，其特徵在於聚矽烷/多壁碳納米管複合材料由有機溶劑、鹼金屬、含有n鍵的二氯矽烷衍生物、矽烷衍生物、反應終止劑和多壁碳納米管制備而成；所述的多壁碳納米管質量與有機溶劑體積的比為lg: (320mL飛90mL);所述的多壁碳納米管與鹼金屬的質量比為1:(1.2 35);所述的多壁碳納米管與含有鍵的二氯矽烷衍生物的質量比為I: (I(TlOO);所述的多壁碳納米管與矽烷衍生物的質量比為I (r20. 0);所述的多壁碳納米管質量與反應終止劑體積的比為lg: (300mL^450mL)。
2.根據權利要求I所述的一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料，其特徵在於所述的有機溶劑為甲苯、二甲苯、辛烷或環庚烷。
3.根據權利要求2所述的一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料，其特徵在於所述的鹼金屬為金屬鈉或Na-K合金。
4.根據權利要求3所述的一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料，其特徵在於所述的含有31鍵的_■氣娃燒衍生物為甲基苯基_■氣娃燒、_■苯基_■氣娃燒或甲基乙稀基_■氣娃燒；所述的矽烷衍生物為含有n鍵的二氯矽烷衍生物或三氯矽烷衍生物，其中所述的含有鍵的二氯矽烷衍生物為甲基苯基二氯矽烷、二苯基二氯矽烷或甲基乙烯基二氯矽烷，其中所述的二氣娃燒衍生物為甲基二氣娃燒、乙稀基二氣娃燒、苯基二氣娃燒或壬基二氣娃燒。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料，其特徵在於所述的反應終止劑為無水異丙醇或無水乙醇。
6.如權利要求I所述的一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料的製備方法，其特徵在於聚矽烷/多壁碳納米管複合材料的製備方法是按以下步驟完成的一、分散多壁碳納米管首先多壁碳納米管進行純化處理，然後分散於有機溶劑中，得到多壁碳納米管/有機溶劑分散液；二、製備鹼金屬/有機溶劑懸浮液將鹼金屬加入有機溶劑中，並在攪拌速度為1000r/mirTl500r/min、溫度為90°C 150°C和氮氣保護下冷凝回流反應0. 5h 3h，然後自然冷卻至室溫，得到鹼金屬/有機溶劑懸浮液；三、製備氯矽烷/有機溶劑溶液將含有鍵的二氯矽烷衍生物和矽烷衍生物溶於有機溶劑，混勻後即得到氯矽烷/有機溶劑溶液；四、混合首先將步驟一製備的多壁碳納米管/有機溶劑分散液加入步驟二製備的鹼金屬/有機溶劑懸浮液中，然後在攪拌速度為600r/mirTl000r/min、油浴溫度為60°C 80°C、氮氣保護和避光條件下按lmL/mirTl. 5mL/min的滴加速度加入步驟三製備氯娃燒/有機溶劑溶液，並在攪拌速度為600r/mirTl000r/min、油浴溫度為50°C 80°C和氮氣保護下混勻，即得到混合物；五、聚合步驟四得到的混合物在攪拌速度為eOOr/mirTlOOOr/min、油浴溫度為700C 120°C和氮氣保護和避光條件下進行回流反應，反應時間為7h、h，然後冷卻至室溫，並在攪拌速度為600r/mirTl000r/min、室溫和氮氣保護和避光條件下攪拌反應20h 30h，然後加入反應終止劑，混勻後進行固液分離，即得到聚合物；六、洗滌乾燥採用蒸餾水對步驟五得到的聚合物進行洗滌3飛次，然後在溫度為60°C 70°C下真空乾燥18tT30h，即得到聚矽烷/多壁碳納米管複合材料；步驟一中所述的多壁碳納米管質量與有機溶劑體積的比為lg: (70mL、0mL);步驟二中所述的鹼金屬與步驟一中所述的多壁碳納米管的質量比為(I. 2 35):1 ;步驟二中所述的有機溶劑體積與步驟一中所述的多壁碳納米管質量的比為(180mL飛OOmL) :lg ;步驟三中所述的含有鍵的二氯矽烷衍生物與步驟一中所述的多壁碳納米管的質量比為(I(TlOO): I ;步驟三中所述的矽烷衍生物與步驟一中所述的多壁碳納米管的質量比為(廣20. 0): I ;步驟三中所述的有機溶劑體積與步驟一中所述的多壁碳納米管質量的比為(70mL 100mL) :lg ;步驟五中所述的反應終止劑體積與步驟一中所述的多壁碳納米管質量的比為(300mL 450mL) : lg。
7.根據權利要求6所述的一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料，其特徵在於步驟一中所述的有機溶劑為甲苯、二甲苯、辛烷或環庚烷。
8.根據權利要求7所述的一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料，其特徵在於步驟二中所述的鹼金屬為金屬鈉或Na-K合金；步驟二中所述的有機溶劑為甲苯、二甲苯、辛烷或環庚烷。
9.根據權利要求8所述的一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料，其特徵在於步驟三中所述的含有n鍵的二氯矽烷衍生物為甲基苯基二氯矽烷、二苯基二氯矽烷或甲基乙烯基二氯矽烷；步驟三中所述的矽烷衍生物為含有n鍵的二氯矽烷衍生物或三氯矽烷衍生物，其中所述的含有n鍵的二氯矽烷衍生物為甲基苯基二氯矽烷、二苯基二氯矽烷或甲基乙烯基二氯矽烷，其中所述的三氯矽烷衍生物為甲基三氯矽烷、乙烯基三氯矽烷、苯基三氯矽烷或壬基三氯矽烷；步驟三中所述的有機溶劑為甲苯、二甲苯、辛烷或環庚烷。
10.根據權利要求6、7、8或9所述的一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料，其特徵在於步驟五中所述的反應終止劑為無水異丙醇或無水乙醇。
全文摘要
一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料及其製備方法，它涉及的是一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料及其製備方法。本發明目的是要解決聚矽烷存在導電性差的問題。一種聚矽烷/多壁碳納米管複合材料由有機溶劑、鹼金屬、含有π鍵的二氯矽烷衍生物、矽烷衍生物、反應終止劑和多壁碳納米管制備而成；方法一、製備多壁碳納米管/有機溶劑分散液；二、製備鹼金屬/有機溶劑懸浮液；三、製備氯矽烷/有機溶劑溶液；四、將多壁碳納米管/有機溶劑分散液、鹼金屬/有機溶劑懸浮液和氯矽烷/有機溶劑溶液混合到一起；五、聚合反應；六、洗滌乾燥。本發明主要用於製備聚矽烷/多壁碳納米管複合材料。
文檔編號C08L83/16GK102786693SQ20121031862
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者尚巖, 張桂玲, 鄭爽, 郭英 申請人:哈爾濱理工大學