吡咯衍生物对碳同素异形体的加合物制造技术

本发明专利技术描述了由式(I)的吡咯衍生物和其中碳是sp

Adducts of Pyrrol Derivatives to Carbon Allotropes

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】吡咯衍生物对碳同素异形体的加合物本专利技术涉及由其中碳是sp2杂化的碳同素异形体，例如碳纳米管，石墨烯或纳米石墨，炭黑，和由吡咯衍生物形成的加合物，在所述吡咯衍生物中，氮原子带有适合于主要通过在有机液体介质中和在有机聚合物基质，优选亲油性质的有机聚合物基质中增加其分散性和稳定性来改进所述同素异形体的物理化学特征的取代基。根据Treccani百科全书中的定义，在化学中的亲油描述了在油和脂肪中容易溶解的物质、原子、分子等。因此，在皂分子中，脂肪酸中的烃基残基是亲油的，而羧基是亲水-亲油的。同样根据Treccani百科全书中的定义，同素异形现象是在化学元素中，在固态中存在原子的不同排列和因此不同晶体结构相区分的形式。已知存在许多碳同素异形体。第一组是指碳原子的杂化。在金刚石中，碳原子是sp3杂化的。在其他的同素异形体中，碳原子是sp2杂化的。在具有sp2杂化碳原子的同素异形体当中，可以提及下述：石墨烯、由若干层石墨烯层(从几个单位到数十个)组成的纳米石墨、石墨、富勒烯、纳米环、纳米锥、石墨烯纳米带、单壁或多壁碳纳米管，和炭黑(也称为灯黑)。石墨烯是一层碳原子并由此具有一个碳原子的厚度。单壁碳纳米管可以被视为卷起的石墨烯层。石墨、多壁碳纳米管和炭黑由石墨烯层构成。石墨由以约0.34nm的典型间距堆叠在结晶聚集体(aggregate)中的可变数量的石墨烯层组成。堆叠层的数量可以小于约10，但也可以达到几千。多壁碳纳米管可以被视为有若干层卷起的石墨烯层形成。正如已经提及的，单壁纳米管由一层形成，和多壁纳米管由若干层形成。在这些同素异形体的每个中，环作为基本单元存在。这些环典型地可以具有5或6个碳原子。在这些环中，存在在芳族多环体系上离域的在π轨道中的电子。这是可能的，因为环全部稠合并形成单一体系。芳族多缩合体系的最简单实例是芳族多环(包括：芘、菲、蒽)。具有sp2杂化碳的碳同素异形体构成具有不同平面度的芳族多缩合体系的等价物。为了使体系被定义为芳族，必须满足三个条件：(a)该体系必须是环状的，(b)环原子必须全部具有sp2杂化并且π电子的和必须满足休克尔规则(π＝4n+2，其中n是包括0的整数)，(c)该体系必须是平面的。在石墨烯的情况下，所有要求均满足。在非平面的碳同素异形体，例如富勒烯和碳纳米管的情况下，曲率影响平面性的状况。然而，这些体系仍可以被定义为芳族并它们代表例外。其中碳是sp2杂化的碳同素异形体可以分为“纳米的”和“纳米结构的”。当化学物质具有至少一个小于100nm的尺寸时，其被定义为“纳米的”。碳同素异形体如富勒烯、碳纳米管、石墨烯和纳米石墨是所谓的“纳米的”同素异形体。石墨烯是一层sp2杂化的碳原子，它具有一个碳原子的厚度并由此具有纳米尺寸。碳纳米管具有数纳米的直径。如上所述，由结晶聚集体形成石墨，而结晶聚集体本身由堆叠的石墨烯层形成。当堆叠的石墨烯层的数量低，从小于10到数十时，在与层正交的方向上结晶聚集体的尺寸范围为数nm到数十纳米。这些石墨因此被称为纳米石墨。单个管道可从它们互相缠结的混乱状态中分离。还可以将具有不同初始的堆叠层数的石墨进行剥离，得到具有低的堆叠层数的纳米石墨，以及石墨烯。相反，超过一个世纪用于增强聚合物材料和用于许多其他应用的炭黑是“纳米结构的”。事实上它由具有纳米尺寸的初级颗粒组成，所述初级颗粒结合，以形成这些初级颗粒通过共价键保持在一起的聚集体。这些聚集体大于100nm。混合炭黑与聚合物基质的行为典型的以及使用所述基质典型的热机械应力不能使该聚集体分离成初级组分。聚集导致在初级颗粒之间产生孔隙，从而产生炭黑的特定的结构。孔隙的数量越大，该结构越大。这产生了纳米结构填料的定义。聚集体由此通过范德华力结合以产生附聚体(agglomerate)，然而附聚体可以通过热机械应力被分离成初始聚集体。其中碳是sp2杂化的碳同素异形体，如碳纳米管、石墨烯、石墨和炭黑，具有导电性和导热性。特别地，碳纳米管和石墨烯具有优异的机械和导电以及导热性能。它们具有纳米尺寸，即数纳米，在石墨烯的情况下是一个尺寸，和在碳纳米管的情况下是两个尺寸。纳米尺寸和特定的几何形状(在石墨烯的情况下，层状，和在纳米管的情况下，管状)给予它们大的表面积并由此能够与它们在其内掺入的基质建立大的界面面积，从而很大程度上影响其性能。由于它们的性能，碳同素异形体用于聚合物、塑料或弹性体基质，以及用于液体介质二者中，所述液体介质然后形成涂覆层。它们促进它们在其内掺入的材料的机械增强和导热性及导电性。在基于sp2碳原子的碳同素异形体当中，迄今为止最常使用炭黑。考虑它在弹性体和热塑性基质中，在涂覆层中，和在调色剂中使用是足够的。炭黑提供机械增强，导电性，对紫外辐射的防护，以及最终产品的着色。对“纳米”碳同素异形体，例如由若干层石墨烯层(从几个单位到数十个)组成的纳米石墨，和单壁或多壁碳纳米管与炭黑进行了许多研究。这两种碳同素异形体，和特别地能够具有工业应用。对石墨烯存在巨大的兴趣，但它的可获得性少使得它在工业上仍然是很少使用的产品。当使用“纳米”碳同素异形体，例如碳纳米管、石墨烯和纳米石墨时，对前述性能的改进尤其显著。而且，这些同素异形体在聚合物基质中具有明显的阻燃效果。在聚合物基质的情况下，碳同素异形体可直接在所述基质内混合，通过常规的混合技术，形成最终产品，或者它们可形成预分散体的一部分，典型地碳同素异形体在预分散体中的浓度大于在最终产品中使用的浓度。类似地，在液体介质中的分散体的情况下，碳同素异形体可以形成待用于例如形成涂覆层的最终配方的一部分，或者可以存在于制备各种配方所使用的“母料分散体”中。对于刚才提及的包含碳同素异形体的所有组合物，目的是获得同素异形体的最佳的分布和分散。在液体介质中的分散体的情况下，目的是首先获得分散体本身的稳定性，从而防止同素异形体的沉降。这些分散体的不稳定性导致在工业规模上缺少应用的开发。特别是对于“纳米”碳同素异形体来说，已经识别了这些问题。在聚合物复合材料的情况下，目的特别地是确保同素异形体与基质的最佳相互作用，和在材料的使用条件下的稳定相互作用。事实上，在含有碳同素异形体的聚合物复合材料的情况下可能遇到的最大问题是所述同素异形体与聚合物基质的相互作用不足。特别是对于“纳米”碳同素异形体来说，已经遇到到这一问题。这导致同素异形体的性能没有充分地转移到复合材料上并导致所述同素异形体本身的分散体不稳定，所述同素异形体倾向于形成聚集体，同时伴随最终材料性能的显著损害。在制备含有sp2杂化碳同素异形体的复合材料中的主要目的因此是获得同素异形体的最佳分散。期望识别可获得所述最佳分散的标准。Bergin等人的文章，ACSNano2009，第3(8)卷，第2340页给出了单壁碳纳米管在各种溶剂中的分散性。这些溶剂是：N-甲基-2-吡咯烷酮，1,3-二甲基-2-咪唑烷酮，N-乙烯基吡咯烷酮，N-二甲基乙酰胺，N-二甲基甲酰胺，1-环己基吡咯烷酮，N-丁基-2-吡咯烷酮，N-乙基-2-吡咯烷酮，1-苄基-2-吡咯酮，二甲基四氢-2-嘧啶酮，氧-吡咯烷丙腈，N-辛基吡咯烷酮，N-十二烷基吡咯烷酮和N-甲酰基哌啶。通过在离心之后，测定纳米管在分散体中的浓度，来测量纳米管的分散性。该文章给出了纳米管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.式(I)化合物与含sp

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.09 IT 1020160001130121.式(I)化合物与含sp2杂化碳原子的碳同素异形体的加合物：其中R1，R2，R3，R4独立地选自：氢、C1-C3烷基、C2-C18直链或支链烯基或炔基、芳基、C1-C18直链或支链烷基-芳基、C2-C18直链或支链烯基-芳基、C2-C18直链或支链炔基-芳基、杂芳基，和X选自：其中R5和R6独立地选自：氢、C1-C18烷基、C2-C18直链或支链烯基或炔基、芳基、C1-C22直链或支链烷基-芳基、C2-C22直链或支链烯基-芳基、C2-C22直链或支链炔基-芳基、杂芳基，或者R5或R6每一个或二者是其中m＝0、1、2和n＝1-30其中若R5或R6仅仅之一是其中m＝0、1、2和n＝1-30则另一个选自：氢、C1-C18烷基、C2-C18直链或支链烯基或炔基；或者R5和/或R6是：其中n＝0、1、2、3和R7，R7′，R7"独立地选自：C1-C4烷基；氧-烷基C1-C4或R5和/或R6是：其中n＝0、1、2、3和R8选自：C1-C4烷基；或者R5和/或R6是：其中n是1至10的整数；R9选自：氢、烷基、芳基、苄基、胺、烷基胺、芳基胺、苄基胺、氨基芳基；R10，R11，R12，R13和R14独立地选自：氢、C1-C18烷基、C2-C18直链或支链烯基或炔基、1-(4-氨基环己基)亚甲基。2.权利要求1的加合物，其特征在于所述R1，R2，R3和R4独立地选自：H、CH3、CH2CH3...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·S·加利姆比尔缇，V·巴伯拉，
申请(专利权)人：倍耐力轮胎股份公司，米兰综合工科大学，
类型：发明
国别省市：意大利,IT