阅读说明：本技术 一种碳纳米管改性聚苯乙烯导电材料的制法和应用 (Preparation method and application of carbon nanotube modified polystyrene conductive material ) 是由 沈洁芹 于 2020-12-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及聚苯乙烯复合材料技术领域,且公开了一种碳纳米管改性聚苯乙烯导电材料,以2-溴代丁二酸二丙炔醇酯作为ATRP引发剂,引发苯乙烯聚合,制得端炔基聚苯乙烯,在溴化亚铜和二乙烯三胺的催化体系中,基于叠氮-炔点击反应,使叠氮化碳纳米管和端炔基聚苯乙烯进行简单温和的点击化反应,从而通过化学键共价接枝,使聚苯乙烯与碳纳米管有机结合,提高了两者之间的界面作用力和相容性,克服了碳纳米管发生团聚的现象,高度分散的碳纳米管在聚苯乙烯中产生良好的渗流阈值,形成三维导电通路和导电网络,提高了聚苯乙烯复合材料的电导率和导电性,并且碳纳米管的引入有利于增强聚苯乙烯材料的抗冲击性和韧性。(The invention relates to the technical field of polystyrene composite materials, and discloses a carbon nano tube modified polystyrene conductive material, which uses 2-bromosuccinic acid dipropargyl alcohol ester as an ATRP initiator to initiate styrene polymerization to prepare terminal alkynyl polystyrene, and makes the azide carbon nano tube and the terminal alkynyl polystyrene perform simple and mild click reaction based on azide-alkyne click reaction in a catalytic system of cuprous bromide and diethylenetriamine, so that the polystyrene and the carbon nano tube are organically combined through covalent grafting of chemical bonds, the interface acting force and compatibility between the polystyrene and the carbon nano tube are improved, the phenomenon of agglomeration of the carbon nano tube is overcome, the highly dispersed carbon nano tube generates a good percolation threshold value in the polystyrene, a three-dimensional conductive path and a conductive network are formed, and the conductivity and the electrical conductivity of the polystyrene composite material are improved, and the introduction of the carbon nano tube is beneficial to enhancing the impact resistance and the toughness of the polystyrene material.)

具体实施方式

为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种碳纳米管改性聚苯乙烯导电材料，制法包括以下步骤：

(1)向恒温反应装置中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、恒温反应装置包括油浴锅，油浴锅外侧固定连接有保温外壳，油浴锅内部下方固定连接有电机，电机活动连接有旋转轴，旋转轴活动连接有连接杆，连接杆活动连接有旋转齿轮，旋转齿轮活动连接有旋转盘，旋转盘表面设置有卡槽，卡槽中设置有烧杯，再加入质量比为10:15-35:0.5-2:4-10的氨基化碳纳米管、4-叠氮苯甲酸、催化剂4-二甲氨基吡啶和活化剂二环己基碳二亚胺，在15-35℃下恒温反应10-20h，抽滤、蒸馏水和乙醇洗涤，制得叠氮化碳纳米管。

(2)向恒温反应装置中加入2-溴代丁二酸二丙炔醇酯、催化剂溴化亚铜、配体2,2-联吡啶，通过冷冻处理-真空处理-解冻处理，重复3-5次，加热至100-120℃，反应3-6h，加入蒸馏水和甲苯溶剂进行萃取纯化，制得端炔基聚苯乙烯。

(3)向恒温反应装置中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、叠氮化碳纳米管和端炔基聚苯乙烯，均匀分散后在氮气保护下，加入催化剂溴化亚铜，活化剂二乙烯三胺，四者质量比为100:1-3:0.4-1:0.6-1.5，20-40℃下反应12-36h，加入蒸馏水和甲苯，进行萃取纯化，取甲苯有机相，减压蒸馏、干燥，脱泡、压制成膜，制得碳纳米管改性聚苯乙烯导电材料。

实施例1

(1)向恒温反应装置中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、恒温反应装置包括油浴锅，油浴锅外侧固定连接有保温外壳，油浴锅内部下方固定连接有电机，电机活动连接有旋转轴，旋转轴活动连接有连接杆，连接杆活动连接有旋转齿轮，旋转齿轮活动连接有旋转盘，旋转盘表面设置有卡槽，卡槽中设置有烧杯，再加入质量比为10:15:0.5:4的氨基化碳纳米管、4-叠氮苯甲酸、催化剂4-二甲氨基吡啶和活化剂二环己基碳二亚胺，在15℃下反应10h，抽滤、蒸馏水和乙醇洗涤，制得叠氮化碳纳米管。

(2)向恒温反应装置中加入2-溴代丁二酸二丙炔醇酯、催化剂溴化亚铜、配体2,2-联吡啶，通过冷冻处理-真空处理-解冻处理，重复3次，加热至100℃，反应3h，加入蒸馏水和甲苯溶剂进行萃取纯化，制得端炔基聚苯乙烯。

(3)向恒温反应装置中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、叠氮化碳纳米管和端炔基聚苯乙烯，均匀分散后在氮气保护下，加入催化剂溴化亚铜，活化剂二乙烯三胺，四者质量比为100:1:0.4:0.6，20℃下反应12h，加入蒸馏水和甲苯，进行萃取纯化，取甲苯有机相，减压蒸馏、干燥，脱泡、压制成膜，制得碳纳米管改性聚苯乙烯导电材料。

实施例2

(1)向恒温反应装置中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、恒温反应装置包括油浴锅，油浴锅外侧固定连接有保温外壳，油浴锅内部下方固定连接有电机，电机活动连接有旋转轴，旋转轴活动连接有连接杆，连接杆活动连接有旋转齿轮，旋转齿轮活动连接有旋转盘，旋转盘表面设置有卡槽，卡槽中设置有烧杯，再加入质量比为10:20:1:6的氨基化碳纳米管、4-叠氮苯甲酸、催化剂4-二甲氨基吡啶和活化剂二环己基碳二亚胺，在30℃下反应10h，抽滤、蒸馏水和乙醇洗涤，制得叠氮化碳纳米管。

(2)向恒温反应装置中加入2-溴代丁二酸二丙炔醇酯、催化剂溴化亚铜、配体2,2-联吡啶，通过冷冻处理-真空处理-解冻处理，重复5次，加热至120℃，反应4h，加入蒸馏水和甲苯溶剂进行萃取纯化，制得端炔基聚苯乙烯。

(3)向恒温反应装置中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、叠氮化碳纳米管和端炔基聚苯乙烯，均匀分散后在氮气保护下，加入催化剂溴化亚铜，活化剂二乙烯三胺，四者质量比为100:1.5:0.6:0.9，35℃下反应36h，加入蒸馏水和甲苯，进行萃取纯化，取甲苯有机相，减压蒸馏、干燥，脱泡、压制成膜，制得碳纳米管改性聚苯乙烯导电材料。

实施例3

(1)向恒温反应装置中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、恒温反应装置包括油浴锅，油浴锅外侧固定连接有保温外壳，油浴锅内部下方固定连接有电机，电机活动连接有旋转轴，旋转轴活动连接有连接杆，连接杆活动连接有旋转齿轮，旋转齿轮活动连接有旋转盘，旋转盘表面设置有卡槽，卡槽中设置有烧杯，再加入质量比为10:28:1.5:8的氨基化碳纳米管、4-叠氮苯甲酸、催化剂4-二甲氨基吡啶和活化剂二环己基碳二亚胺，在30℃下反应15h，抽滤、蒸馏水和乙醇洗涤，制得叠氮化碳纳米管。

(2)向恒温反应装置中加入2-溴代丁二酸二丙炔醇酯、催化剂溴化亚铜、配体2,2-联吡啶，通过冷冻处理-真空处理-解冻处理，重复4次，加热至110℃，反应5h，加入蒸馏水和甲苯溶剂进行萃取纯化，制得端炔基聚苯乙烯。

(3)向恒温反应装置中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、叠氮化碳纳米管和端炔基聚苯乙烯，均匀分散后在氮气保护下，加入催化剂溴化亚铜，活化剂二乙烯三胺，四者质量比为100:2.2:0.8:1.2，30℃下反应24h，加入蒸馏水和甲苯，进行萃取纯化，取甲苯有机相，减压蒸馏、干燥，脱泡、压制成膜，制得碳纳米管改性聚苯乙烯导电材料。

实施例4

(1)向恒温反应装置中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、恒温反应装置包括油浴锅，油浴锅外侧固定连接有保温外壳，油浴锅内部下方固定连接有电机，电机活动连接有旋转轴，旋转轴活动连接有连接杆，连接杆活动连接有旋转齿轮，旋转齿轮活动连接有旋转盘，旋转盘表面设置有卡槽，卡槽中设置有烧杯，再加入质量比为10:35:2:10的氨基化碳纳米管、4-叠氮苯甲酸、催化剂4-二甲氨基吡啶和活化剂二环己基碳二亚胺，在35℃下反应20h，抽滤、蒸馏水和乙醇洗涤，制得叠氮化碳纳米管。

(2)向恒温反应装置中加入2-溴代丁二酸二丙炔醇酯、催化剂溴化亚铜、配体2,2-联吡啶，通过冷冻处理-真空处理-解冻处理，重复5次，加热至120℃，反应6h，加入蒸馏水和甲苯溶剂进行萃取纯化，制得端炔基聚苯乙烯。

(3)向恒温反应装置中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、叠氮化碳纳米管和端炔基聚苯乙烯，均匀分散后在氮气保护下，加入催化剂溴化亚铜，活化剂二乙烯三胺，四者质量比为100:3:1:1.5，40℃下反应36h，加入蒸馏水和甲苯，进行萃取纯化，取甲苯有机相，减压蒸馏、干燥，脱泡、压制成膜，制得碳纳米管改性聚苯乙烯导电材料。

对比例1

(1)向恒温反应装置中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、恒温反应装置包括油浴锅，油浴锅外侧固定连接有保温外壳，油浴锅内部下方固定连接有电机，电机活动连接有旋转轴，旋转轴活动连接有连接杆，连接杆活动连接有旋转齿轮，旋转齿轮活动连接有旋转盘，旋转盘表面设置有卡槽，卡槽中设置有烧杯，再加入质量比为10:10:0.2:2的氨基化碳纳米管、4-叠氮苯甲酸、催化剂4-二甲氨基吡啶和活化剂二环己基碳二亚胺，在40℃下反应15h，抽滤、蒸馏水和乙醇洗涤，制得叠氮化碳纳米管。

(2)向恒温反应装置中加入2-溴代丁二酸二丙炔醇酯、催化剂溴化亚铜、配体2,2-联吡啶，通过冷冻处理-真空处理-解冻处理，重复3次，加热至110℃，反应6h，加入蒸馏水和甲苯溶剂进行萃取纯化，制得端炔基聚苯乙烯。

(3)向恒温反应装置中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、叠氮化碳纳米管和端炔基聚苯乙烯，均匀分散后在氮气保护下，加入催化剂溴化亚铜，活化剂二乙烯三胺，四者质量比为100:0.5:0.2:0.2，40℃下反应12h，加入蒸馏水和甲苯，进行萃取纯化，取甲苯有机相，减压蒸馏、干燥，脱泡、压制成膜，制得碳纳米管改性聚苯乙烯导电材料。

使用DDB-303A电导率测试仪，测试碳纳米管改性聚苯乙烯导电材料的电导率和导电性能，测试标准为GB/T 1550-2018。

使用OK-S冲击试验机，测试碳纳米管改性聚苯乙烯导电材料的抗冲击强度，测试标准为GB/T 37198-2018。