聚合物接枝改性二氧化钛纳米管的制备方法

摘要

本发明提供了一种新型聚合物接枝改性二氧化钛纳米管的制备方法。二氧化钛纳米管通过表面活性剂改性后得到表面带有胺基的二氧化钛纳米管；带有胺基二氧化钛纳米管与酰化剂反应制备含酰卤基团的活性二氧化钛纳米管；然后用原子转移自由基聚合反应引发对各种甲基丙烯酸酯类、丙烯酸酯类和苯乙烯类单体聚合，得到聚合物接枝的二氧化钛纳米管。这种制备方法简单易行，可控性强；所得产品在有机溶剂中表现出良好的溶解性，可以作为高分子材料的特种添加剂；同时由于其纳米级的尺寸，可以作为特殊功能的纳米器件；也可作为不同系统间物质传递与转移的载体；从而在纳米科学、材料科学和生物医学等各方面存在着巨大的应用前景。

主权项

1.聚合物接枝改性二氧化钛纳米管的制备方法，其特征制备方法按如下步骤进行：步骤(a)：1重量份干燥的二氧化钛纳米管、5～100重量份带有胺基的表面活性剂和20～100重量份的溶剂，以40～100kHz超声波处理5～20min后，氮气保护下加热到50～100℃，反应10～48hr，以滤膜抽滤，反复洗涤多次后，40～100℃真空干燥10～30hr后得到表面带有胺基的二氧化钛纳米管；其中所用带有胺基的表面活性剂选自3-胺基丙烷三乙氧基硅、N-(2-胺基-乙基)-3-胺基丙烷三乙氧基硅、3-胺基丙烷三甲氧基硅或N-(2-胺基-乙基)-3-胺基丙烷三甲氧基硅；所用溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、氯苯或二氯苯；步骤(b)：加入步骤(a)所得表面带有胺基的二氧化钛纳米管1重量份，α-卤代酰卤1～50重量份和20～100重量份的溶剂，以40～100kHz超声波处理5～20min后，氮气保护下加热到20～100℃，搅拌下反应0.5～100hr，抽滤并反复洗涤，得到表面带引发活性基团的二氧化钛纳米管；其中所用溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、吡啶、N，N-二甲基甲酰胺、三乙胺或其混合物；步骤(c)：加入0.01～1重量份的催化剂、0.01～5重量份的配体，再加入步骤(b)所得表面带引发活性基团的二氧化钛纳米管0.01～1重量份、溶剂0～50重量份，密封，以40～100kHz超声波处理5-50min后，充氮气或氩气10～1000min，再加入0.01～100重量份的聚合单体，继续通充氮气或氩气10～100min，在0～150℃下反应0.1～100hr后，停止反应后，加入溶剂稀释，抽滤，反复洗涤后，0～180℃真空干燥，得到聚合物接枝的二氧化钛纳米管；其中所用催化剂选自溴化亚铜、溴化亚铁、氯化亚铜、氯化亚铁、钼酸锂、碘化氧化二(三苯基磷基)铼、氯化亚钌或醋酸铅；所用配体选自2，2′-联二吡啶、四甲基乙二胺、N，N，N′，N′，N″-五甲基二乙基三胺、1，1，4，7，10，10-六甲基三乙基四胺、三[2-(N，N-二甲基胺)-乙基]-胺、乙二酸、丙二酸、丁二酸、邻苯二甲酸、三苯基膦或三正丁基膦；所用的聚合单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、N，N-二甲基胺甲基丙烯酸乙酯、N，N-二乙基胺甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸羟乙酯、N，N-二甲基胺丙烯酸乙酯、N，N-二乙基胺丙烯酸乙酯、苯乙烯、苯乙磺酸单体、对氯苯乙烯、对氟苯乙烯、乙烯基吡啶、乙烯咔唑、乙烯吡咯烷酮、丙烯酰胺或N，N-二甲基丙烯酰胺；所用溶剂选自氯苯、苯甲醚、二苯醚、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜、乙酸乙酯、丁酮、丙醇或者其混合物。