低温制备聚噻吩衍生物-碳纳米管纳米复合纤维的方法

摘要

本发明是低温制备聚噻吩衍生物-碳纳米管纳米复合纤维的方法，本发明通过低温合成的聚噻吩衍生物比通常条件下合成的聚噻吩衍生物具有更高分子取向和更好的导电性能。首先对多壁碳纳米管进行表面处理使其能在20％CaCl2溶液中很好的分散，然后加入噻吩衍生物单体并加入催化剂，制备出所述纳米复合纤维。该方法制备的纳米复合纤维，由于在低温下噻吩衍生物单体可以在多壁碳纳米管周围缓慢聚合并具有良好的分子取向性，因此采用该方法制备的聚噻吩衍生物-多壁碳纳米管纳米复合纤维具有很高的电导率，其电导率测试为134～187S/cm。本发明的制备方法具有环保节能、工艺简单、制备成本低、适用于批量生产，可用于晶体管、导电材料、太阳能电池材料、光电子器件、传感器和电磁屏蔽等多种领域。

主权项

低温制备聚噻吩衍生物‑碳纳米管纳米复合纤维的方法，其特征在于：该方法的步骤是：(1)将体积比为3∶1的浓硫酸和浓硝酸的混合溶液加入到单口烧瓶中，再将100～500mg的多壁碳纳米管和50～120ml的去离子水依次加入到单口烧瓶中，超声分散10～30分钟，然后油浴加热至120℃，冷凝回流2～5小时；(2)将步骤(1)的产物冷却至室温过滤，用去离子水反复洗涤多次，直至水相变为中性，在80℃的烘箱中干燥5～10小时，研磨后得到酸处理的多壁碳纳米管；(3)将步骤(2)得到的多壁碳纳米管100mg加入到150～250g的20％CaCl2溶液中，超声分散30～90分钟，得到均匀分散的溶液；(4)将噻吩衍生物单体加入到步骤(3)最后得到的溶液中，超声分散10～30分钟，然后加入20～50g的无水三氯化铁或硫酸铁，充氮气保护在温度‑10℃～‑30℃下搅拌反应10～72小时；催化剂为三氯化铁或硫酸铁，它与噻吩衍生物单体的质量比为15～30；聚噻吩衍生物单体为3，4‑亚烷基二氧噻吩、3，4‑二烷氧基噻吩或3‑烷基噻吩；(5)反应完后过滤，再用去离子水反复洗涤直至溶液中检测无Cl‑或SO42‑离子为止，在50℃的真空干燥箱中干燥10～24小时，得到高取向的聚噻吩衍生物‑多壁碳纳米管纳米复合纤维。