制备掺入碳纳米管的芳族聚酰胺聚合物的方法技术

本发明专利技术涉及制备芳族聚酰胺聚合物溶液的方法，所述溶液具有分散于其中的碳纳米管，所述方法包括：提供第一分散体，所述分散体含有处于第一溶剂中的碳纳米管和载体聚合物；提供含有芳族二胺和任选的第二溶剂的第一溶液，所述芳族二胺具有的电子亲和势低于所述载体聚合物的电子亲和势；将所述第一溶液加入到所述第一分散体中以形成第二分散体；向所述第二分散体中加入芳族二元酸或芳族二酰氯；使所述芳族二元酸或芳族二酰氯与所述芳族二胺聚合，以形成处于第一芳族聚酰胺溶液中的含有碳纳米管的芳族聚酰胺聚合物或共聚物；分离所述含碳纳米管的芳族聚酰胺聚合物或共聚物；将所述含碳纳米管的芳族聚酰胺聚合物或共聚物溶于第三溶剂中以形成第二芳族聚酰胺溶液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制备包含芳族聚酰胺聚合物和碳纳米管的组合物的方法， 并涉及所得的组合物以及含有所述组合物的制品。
技术介绍
碳纳米管具有细长的管身，其在环状面上通常仅为几个原子。这些碳 纳米管是中空的，并且通常具有线状富勒烯结构。碳纳米管的长度可能是其 直径的数千倍或数百万倍。单壁碳纳米管和多壁碳纳米管在本领域都是已知 的。已知碳纳米管拥有强度、重量以及导电率的独特组合。美国专利6,872, 403公开了一种由聚甲基丙烯酸曱酯基质制成并由碳 纳米管扩充的合成树脂。该树脂据称可在骨组织中用作骨水泥以用于人工关 节、假牙和/或牙齿修复固定。专利技术概述在一个实施方案中，本专利技术涉及制备芳族聚酰胺聚合物溶液的方法， 该溶液具有分散在其中的碳纳米管，所述方法包括提供第一分散体，所述第一分散体包含处于第一溶剂中的碳纳米管和 载体聚合物；提供包含芳族二胺和任选地第二溶剂的第 一溶液，所述芳族二胺具有 的电子亲和势低于载体聚合物的电子亲和势；将第一溶液加入到第一分散体中以形成第二分散体； 向第二分散体中加入芳族二元酸或芳族二酰氯；使芳族二元酸或芳族二酰氯与芳族二胺聚合，以形成处于第一芳族聚 酰胺溶液中的包^^碳纳米管的芳族聚酰胺聚合物或共聚物；分离包^^碳纳米管的芳族聚酰胺聚合物或共聚物；将包含碳纳米管的芳族聚酰胺聚合物或共聚物溶于第三溶剂中以形成 第二芳族聚酰胺溶液。本专利技术还涉及由本文所7>开的方法制备的组合物，并涉及包含此类组 合物的制品。例证性实施方案的详细描述在一个实施方案中，本专利技术涉及制备芳族聚酰胺聚合物溶液的方法， 该溶液具有分散在其中的碳纳米管，所述方法包括提供第 一分散体，所述第 一分散体包含处于第 一溶剂中的碳纳米管和 载体聚合物；提供包含芳族二胺和任选的第二溶剂的第 一溶液，该芳族二胺具有的电子亲和势低于载体聚合物的电子亲和势；将第 一溶液加入到第 一分散体中以形成第二分散体；向第二分散体中加入芳族二元酸或芳族二酰氯；使芳族二元酸或芳族二酰氯与芳族二胺聚合，以形成处于第一芳族聚 酰胺溶液中的包^^友纳米管的芳族聚酰胺聚合物或共聚物；分离包含碳纳米管的芳族聚酰胺聚合物或共聚物；将包含碳纳米管的芳族聚酰胺聚合物或共聚物溶于第三溶剂中以形成 第二芳族聚酰胺溶液。应该指出，第一溶液可包含无任何溶剂存在的芳族二胺。换句话讲， "第一溶液"可为纯的芳族二胺。然而，在一些实施方案中，任选的第二溶 剂可以实现更好地控制向第 一分散体中加入芳族二胺。在一些实施方案中，芳族二胺包括下列的一种或多种对苯二胺、间 苯二胺、4，4'-联苯二胺、3, 3'-联苯二胺、3，4'-联苯二胺、4,4'-二苯醚二 胺、3, 3'-二苯醚二胺、3，4'-二苯醚二胺和4，4'-磺酰基联苯二胺、以及它 们的混合物。芳族二元酸和二酰氯包括对苯二甲酸、间苯二曱酸、2, 6-萘二曱酸、 2，6-萘二曱酰氯、间苯二曱酰氯、对苯二曱酰氯、以及由下式表示的化合 物<formula>formula see original document page 7</formula>其中Z为0H或Cl， Y为-0-或-S02-。在一些实施方案中，芳族二元酸或芳族二酰氯为对苯二曱酸、间苯二 甲酸、2，6-萘二曱酸、4，4'-二苯醚二曱酸、3，3'-二苯醚二甲酸、 酰基二苯曱酸、3， 3'-磺酰基二苯甲酸、3,4'-磺酰基二苯曱酸、4，4'-二苯 甲酸、3，3'-二苯甲酸、3,4'-二苯甲酸、以及它们的混合物。此外，也可利 用羧酸的二酰氯类似物。这些类似物包括2，6-萘二甲酰氯、对苯二曱酰 氯、间苯二曱酰氯、4，4'-二苯醚二甲酰氯、3， 3'-二苯醚二曱酰氯、4,4'-磺酰基二苯甲酰氯、3, 3'-石黄酰基二苯曱酰氯、3，4'-磺酰基二苯甲酰氯、 4，4'-二苯甲酰氯、3, 3'-二苯曱酰氯、3,4'-二苯甲酰氯。一些实施方案涉及包含对苯二胺的芳族聚酰胺聚合物或共聚物。碳纳米管可包含单壁或多壁碳纳米管、或它们的混合物。在一些实施 方案中，碳纳米管包含50%至100°/。的多壁碳纳米管。在某些实施方案中， 掺入到聚合物中的纳米管具有大于100:1的平均纵横比。在一些实施方案 中，^谈纳米管的平均长度大于50纳米，并且在一些实施方案中大于100纳 米。在某些实施方案中，碳纳米管以低于逾渗阈值的浓度存在。可利用满足本专利技术需求的任何溶剂。第一和第二溶剂包括N-曱基二2-吡 咯烷酮、N，N-二曱基乙酰胺和/或N，N，N',『-四曱基脲。适合的第三溶剂包 括硫酸和/或甲基磺酸。在一些实施方案中，第一和第二溶剂为N-曱基-2-吡咯烷酮，并且第三溶剂为硫酸。在一些实施方案中，芳族聚酰胺为聚(对苯二曱酰对苯二胺)。本专利技术还涉及由本文所述方法制备的组合物。其他实施方案包括含有由本文所公开的方法制备的組合物的制品。通过参考以下专利技术详述和实施例可以更容易地理解本专利技术，所述专利技术 详述和实施例形成了本公开的一部分。应当理解，本专利技术并不限于本文所述 和/或示出的具体装置、方法、条件或参数，并且本文所用术语的目的仅在 于以举例的方式描述具体实施方案，并非旨在限制受权利要求书保护的本发 明。如包括所附权利要求在内的说明书中所用，单数形式"一种"、"一 个"和"该"包括复数形式，并且提及的具体数值至少包括该具体值，除非 上下文清楚地另有指明。当表述数值的范围时，另一个实施方案包括从一个 具体值和/或到另一个具体值。类似地，当采用副词"约"将数值表述为近 似值时，应当理解，该具体值构成了另一个实施方案。所有范围均具有包含 性和组合性。当任何组分或任何公式中的任何变量不止一次出现时，其每次 出现的定义与各其他地方出现的定义无关。仅在取代基和/或变量的组合能 够形成稳定化合物时，才允许这样的组合。术语"聚合"是指单体的缩合以形成分子量高于单体分子量的分子。 聚合的一个实例为芳族二酰氯与芳族二胺反应生成同时包含芳族二酰氯和芳 族二胺残基的物质。"载体聚合物"旨在表示能够促进碳纳米管在第一溶剂中的分散的聚合物。如本文所用，术语"分散体"为包含分散的颗粒的液体或胶体。 如本文所用，"电子亲和势，，为当分子获得电子从而形成阴离子时所 发生的能量变化。所谓"逾渗阈值"是指碳纳米管开始彼此接触形成基本上连续的连接 时所处的阈值浓度。所谓二元酸的"二酰氯类似物"旨在表示其中相应的酰基氯的-C02H基 团表现为-C0C1的组合物。在一些实施方案中，二酰氯通过本领域的技术 人员已知的方法由二元酸制成。这些化合物例如可通过使羧酸与亚硫酰氯反 应来制备。所谓"芳族聚酰胺"是指其中至少85%的酰胺(-CO-NH-)连接基直接连 接到两个芳环上的聚酰胺。合适的芳族聚酰胺纤维在"Man-Made Fibers -Science and Technology"第 2 巻题为"Fiber-Forming Aromatic 8Polyamides"的章节笫 297 页，W. Black 等人，Interscience Publishers, 1968中有所描述。芳族聚酰胺纤维也在美国专利4,172， 938、 3,869,429 、 3,819,587 、 3，673，143、 3,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备芳族聚酰胺聚合物溶液的方法，所述方法包括：　提供第一分散体，所述第一分散体包含处于第一溶剂中的碳纳米管和载体聚合物；　提供包含芳族二胺和任选地第二溶剂的第一溶液，所述芳族二胺具有的电子亲和势低于所述载体聚合物的电子亲和势；　将所述第一溶液加入到所述第一分散体中以形成第二分散体；　向所述第二分散体中加入芳族二元酸或芳族二酰氯；　使所述芳族二元酸或芳族二酰氯与所述芳族二胺聚合，以形成处于第一芳族聚酰胺溶液中的包含碳纳米管的芳族聚酰胺聚合物或共聚物；　分离所述包含碳纳米管的芳族聚酰胺聚合物或共聚物；　将所述包含碳纳米管的芳族聚酰胺聚合物或共聚物溶于第三溶剂中以形成第二芳族聚酰胺溶液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：KS李，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]