油溶性聚胺、分散卤化碳材料的方法及含有卤化碳材料的混合物技术

本发明专利技术公开了油溶性聚胺、分散卤化碳材料的方法及含有卤化碳材料的混合物。该油溶性聚胺为接枝聚合物，且包括聚胺骨架和连接在所述聚胺骨架上的油溶性接枝链段，其中，所述聚胺骨架的化学结构包括聚乙烯亚胺、多乙烯多胺、聚烯丙胺，聚乙烯胺、多聚赖氨酸，聚(4‑氨基苯乙烯)，聚(N‑(3‑氨基丙基)烷基亚胺)、聚(2‑氨基乙基丙烯酸烷基酯)，聚酰胺‑胺型树枝状高分子和聚烷基亚胺树枝状聚合物中的至少一种，所述油溶性接枝链段包括烃基链段和烃氧基链段中的至少一种。发明专利技术人发现，利用该油溶性聚胺可以快速有效的将卤化碳材料均匀、稳定的分散于有机介质中，室温条件下，分散后的卤化碳材料可以稳定存在至少一个月时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料
，具体地，涉及油溶性聚胺、分散卤化碳材料的方法及含有卤化碳材料的混合物。
技术介绍
在制备许多产品，如油画、涂料、膏体、润滑油等工艺中，氟化石墨材料在液体介质中的稳定性是非常重要的因素，而氟化石墨材料是一种采用常规手段很难分散的材料，因而分散氟化石墨是具有挑战性的。胺已经被用于在水或有机介质中分散氟化石墨，通过氟化石墨材料和胺之间存在的类似键合力的亲电亲核作用力。这种反应可以使得氟化石墨材料部分分散在胺中。然而，传统的用于分散氟化石墨的胺，例如聚醚胺或烷基胺，具有较低的氨基数密度，而较低的氨基数密度限制了其分散氟化石墨材料的分散能力。因而，目前关于氟碳材料分散性的相关研究仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种可以有效分散卤化碳材料的油溶性聚胺。在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种油溶性聚胺。根据本专利技术的实施例，该油溶性聚胺为接枝聚合物，且包括聚胺骨架和连接在所述聚胺骨架上的油溶性接枝链段，其中，所述聚胺骨架的化学结构包括聚乙烯亚胺、多乙烯多胺、聚烯丙胺，聚乙烯胺、多聚赖氨酸，聚(4-氨基苯乙烯)，聚(N-(3-氨基丙基)烷基亚胺)、聚(2-氨基乙基丙烯酸烷基酯)，聚酰胺-胺型树枝状高分子和聚烷基亚胺树枝状聚合物中的至少一种，所述油溶性接枝链段包括烃基链段和烃氧基链段中的至少一种。专利技术人发现，利用该油溶性聚胺可以快速有效的将卤化碳材料均匀、稳定的分散于有机介质中，室温条件下，分散后的卤化碳材料可以稳定存在至少一个月时间，不会发生分层、沉降等现象。特别需要指出的是，利用该油溶性聚胺可以简单、方便的将卤化碳材料，如氟化石墨材料，分散于润滑油或润滑脂中，得到的润滑油或润滑脂抗摩擦性显著提高。而且该方法操作简单，方便，对设备和技术人员没有特殊要求，易于实现，成本较低。根据本专利技术的实施例，所述聚胺骨架的化学结构包括下列的至少一种：其中，x为大于1的整数，R为氢原子或烷基。根据本专利技术的实施例，所述聚胺骨架的分子量为100-20,000,000道尔顿，优选为200-100,000道尔顿。根据本专利技术的实施例，所述烃基链段和烃氧基链段各自独立地为小分子链段或单封端聚合物链段。根据本专利技术的实施例，所述小分子链段包括脂肪酸衍生物和不饱和α烯烃衍生物中的至少一种。根据本专利技术的实施例，所述脂肪酸衍生物包括脂肪酸和脂肪异氰酸酯中的至少一种，所述不饱和α烯烃衍生物包括琥珀酸酐封端的α烯烃。根据本专利技术的实施例，所述脂肪酸为C6-C22脂肪酸，所述脂肪异氰酸酯为C6-C22脂肪异氰酸酯，所述琥珀酸酐封端的α烯烃为C6-C22烷基烯基琥珀酸酐。根据本专利技术的实施例，所述单封端聚合物链段包括单封端官能聚烯烃，其中，端官能团包括酸酐、异氰酸酯基团和羧基中的至少一种。根据本专利技术的实施例，所述单封端官能聚烯烃包括单封端官能聚异丁烯、单封端官能聚丁烯和单封端官能聚丁二烯中的至少一种。根据本专利技术的实施例，所述单封端官能聚烯烃包括以下至少一种：其中，m1、m2、n和n1各自独立地为大于1的整数，i+j+k＝1。根据本专利技术的实施例，所述油溶性接枝链段和所述聚胺骨架的摩尔比为(500-1)：1，优选为(200-2)：1。在本专利技术的另一方面，本专利技术提供过了一种分散卤化碳材料的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：将前面所述的油溶性聚胺和所述卤化碳材料混合，得到第一混合物；以及将所述第一混合物加入有机介质中，并将所得到的混合物超声处理，得到第二混合物。专利技术人发现，利用该方法，可以快速、有效的将卤化碳材料均匀、稳定的分散于有机介质中，室温条件下，分散后的卤化碳材料可以稳定存在至少一个月时间，不会发生分层、沉降等现象。特别需要指出的是，利用该方法可以简单、方便的将卤化碳材料，如氟化石墨材料，分散于润滑油或润滑脂中，得到的润滑油或润滑脂抗摩擦性显著提高。而且该方法操作简单，方便，对设备和技术人员没有特殊要求，易于实现，成本较低。根据本专利技术的实施例，所述卤化碳材料包括氧化氟化石墨，有机接枝改性氟化石墨，氟化石墨，氟化石墨烯，氟化石墨炔，氟化碳纳米棒，氟化碳纳米线，氟化碳纳米管，氟化碳纳米球，氟化无定形碳，氟化碳纤维和氟化炭黑中的至少一种。根据本专利技术的实施例，所述有机介质为润滑油基础油。在本专利技术的再一方面，本专利技术提供了一种含有卤化碳材料的混合物。根据本专利技术的实施例，该含有卤化碳材料的混合物是利用前面所述的方法制备的。专利技术人意外的发现，该含有卤化碳材料的混合物可以有效用于润滑油、润滑脂记忆纳米复合材料中，尤其是用于润滑油或润滑脂中时，含有该混合物的润滑油或润滑脂具有理想的抗摩擦性。附图说明图1显示了根据本专利技术的实施例，分散氟化石墨的分散机理示意图；图2显示了根据本专利技术的实施例，合成油溶性聚胺表面活性剂的示意图；图3显示了根据本专利技术的实施例，不同浓度的氟化石墨材料分散在基础油中的照片；图4显示了根据本专利技术的实施例，氟化石墨材料和利用聚胺表面活性剂分散的氟化石墨的XRD谱图；图5显示了根据本专利技术的实施例，球盘实验示意图；图6显示了根据本专利技术的实施例，平均摩擦系数<μ>和氟化石墨(CF)n在基础油中的质量分数的函数关系；图7显示了根据本专利技术的实施例，摩擦系数μ氟化石墨(CF)n在基础油中的质量分数的函数关系。图8显示了根据本专利技术的实施例，氟化石墨(CF)n的扫描电镜照片。具体实施方式本专利技术是基于专利技术人的以下发现而完成的：专利技术人通过研究发现，通过氟化石墨材料和胺之间存在的类似键合力的亲电亲核作用力，可以有效将氟化石墨分散于有机介质中。且这种反应可以使得氟化石墨材料部分分散在胺中。然而，传统的用于分散氟化石墨的胺，例如聚醚胺或烷基胺，具有较低的氨基数密度，而较低的氨基数密度限制了其分散氟化石墨材料的分散能力。同时，分散剂和粒子表面基团中的未成键原子之间存在如范德华力等引力。低分子量分散剂和粒子之间的上述引力并不明显，但是采用聚合物分散剂情况则完全不同。聚合物链中的结构单元数量非常庞大，而且每个结构单元的尺寸与一个小分子相当。上述引力没有方向性，且不会饱和，因此，聚合物链和粒子之间的引力作用足够大，可以使得聚合物覆盖粒子的部分表面。基于上述类似键合力的亲电-亲核作用和引力作用，专利技术人设计了一系列新的包含聚胺结构的油溶性聚胺表面活性剂，该聚胺表面活性剂可以用于将卤化碳材料(包括但不限于氟化石墨材料)分散于有机介质中。室温条件下，分散后的卤化碳材料可以稳定存在至少一个月时间。有鉴于此，在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种油溶性聚胺。根据本专利技术的实施例，该油溶性聚胺为接枝聚合物，且包括聚胺骨架和连接在所述聚胺骨架上的油溶性接枝链段，其中，所述聚胺骨架的化学结构包括聚乙烯亚胺、多乙烯多胺、聚烯丙胺，聚乙烯胺、多聚赖氨酸，聚(4-氨基苯乙烯)，聚(N-(3-氨基丙基)烷基亚胺)、聚(2-氨基乙基丙烯酸烷基酯)，聚酰胺-胺型树枝状高分子和聚烷基亚胺树枝状聚合物中的至少一种，所述油溶性接枝链段包括烃基链段和烃氧基链段中的至少一种。专利技术人发现，利用该油溶性聚胺可以快速有效的将卤化碳材料均匀、稳定的分散于有机介质中，室温条件下，分散后的卤化碳材料可以稳定存在至少一个月时间，不会发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油溶性聚胺，其特征在于，所述油溶性聚胺为接枝聚合物，且包括聚胺骨架和连接在所述聚胺骨架上的油溶性接枝链段，其中，所述聚胺骨架的化学结构包括聚乙烯亚胺、多乙烯多胺、聚烯丙胺，聚乙烯胺、多聚赖氨酸，聚(4‑氨基苯乙烯)，聚(N‑(3‑氨基丙基)烷基亚胺)、聚(2‑氨基乙基丙烯酸烷基酯)，聚酰胺‑胺型树枝状高分子和聚烷基亚胺树枝状聚合物中的至少一种，所述油溶性接枝链段包括烃基链段和烃氧基链段中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种油溶性聚胺，其特征在于，所述油溶性聚胺为接枝聚合物，且包括聚胺骨架和连接在所述聚胺骨架上的油溶性接枝链段，其中，所述聚胺骨架的化学结构包括聚乙烯亚胺、多乙烯多胺、聚烯丙胺，聚乙烯胺、多聚赖氨酸，聚(4-氨基苯乙烯)，聚(N-(3-氨基丙基)烷基亚胺)、聚(2-氨基乙基丙烯酸烷基酯)，聚酰胺-胺型树枝状高分子和聚烷基亚胺树枝状聚合物中的至少一种，所述油溶性接枝链段包括烃基链段和烃氧基链段中的至少一种。2.根据权利要求1所述的油溶性聚胺，其特征在于，所述聚胺骨架的化学结构包括下列的至少一种：其中，x为大于1的整数，R为氢原子或烷基。3.根据权利要求2所述的油溶性聚胺，其特征在于，所述聚胺骨架的分子量为100-20,000,000道尔顿，优选为200-100,000道尔顿。4.根据权利要求1所述的油溶性聚胺，其特征在于，所述烃基链段和烃氧基链段各自独立地为小分子链段或单封端聚合物链段。5.根据权利要求4所述的油溶性聚胺，其特征在于，所述小分子链段包括脂肪酸衍生物和不饱和α烯烃衍生物中的至少一种，优选的，所述脂肪酸衍生物包括脂肪酸和脂肪异氰酸酯中的至少一种，所述不饱和α烯烃衍生物包括琥珀酸酐封端的α烯烃，更优选地，所述脂肪酸为C6-C22脂肪酸，所述脂肪异氰酸酯为C6-C22脂肪异氰酸酯，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：雍怀松，孙大陟，张至，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44