阅读说明：本技术 一种巯基化碳纳米管改性聚苯乙烯的制备方法和应用 (Preparation method and application of sulfhydrylation carbon nano tube modified polystyrene ) 是由 张红梅 于 2020-12-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及聚苯乙烯技术领域,且公开了一种巯基化碳纳米管改性聚苯乙烯,巯基化碳纳米管含有丰富的巯基基团,实现对碳纳米管的功能化表面改性,在苯乙烯乳液聚合过程中,巯基化碳纳米管的巯基与苯乙烯的烯基发生巯基-烯基点击化反应,从而将碳纳米管通过共价键与聚苯乙烯有机结合,通过化学共价键的修饰作用,明显改善了碳纳米管与聚苯乙烯的界面结合力和亲和性,避免了碳纳米管在聚苯乙烯基体中分散不均匀和发生团聚的现象,导电性和力学性能优异的碳纳米管高度分散,作为化学交联位点,显著提高了聚苯乙烯的介电性能和机械强度,拓宽了聚苯乙烯的应用范围和实际使用性能。(The invention relates to the technical field of polystyrene and discloses a mercapto-modified polystyrene with carbon nano-tubes, wherein the mercapto-modified polystyrene contains abundant mercapto groups to realize the functional surface modification of the carbon nano-tubes, in the styrene emulsion polymerization process, the sulfydryl of the sulfhydrylation carbon nano tube and the alkenyl of the styrene have sulfydryl-alkenyl click reaction, the carbon nano tube is organically combined with the polystyrene through a covalent bond, the interface bonding force and the affinity of the carbon nano tube and the polystyrene are obviously improved through the modification effect of a chemical covalent bond, the phenomena of non-uniform dispersion and agglomeration of the carbon nano tube in a polystyrene matrix are avoided, the carbon nano tube with excellent conductivity and mechanical property is highly dispersed and is used as a chemical crosslinking site, the dielectric property and the mechanical strength of the polystyrene are obviously improved, and the application range and the actual use performance of the polystyrene are widened.)

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：一种巯基化碳纳米管改性聚苯乙烯，制备方法包括以下步骤：

(1)向锥形瓶中加入浓硫酸和浓硝酸混合溶液，再加入碳纳米管，超声分散均匀后，置于回流反应装置中，回流反应装置包括磁力加热搅拌器，磁力加热搅拌器内部设置有磁力搅拌器，磁力搅拌器内部活动连接有轴承，轴承活动连接有旋转轴，旋转轴固定连接有旋转片，旋转片上方固定连接有磁铁，磁力搅拌器内部两侧设置有加热片，磁力搅拌器上方是一种锥形瓶，锥形瓶活动连接有冷凝管，冷凝管固定连接有上出水口和下进水口，加热至85-95℃，匀速搅拌反应2-8h，加入蒸馏水稀释、离心分离、洗涤并干燥，得到羧基碳纳米管。

(2)向锥形瓶中加入质量比为50-100:1的氯化亚砜和羧基碳纳米管，加热至60-80℃，匀速搅拌回流反应12-24h，减压蒸馏、乙醇洗涤并干燥，得到酰氯化碳纳米管。

(3)向锥形瓶中加入二氯甲烷溶剂和酰氯巯基化碳纳米管，超声分散均匀后加入三乙胺和2-巯基乙醇，三者质量比为1:50-80:150-250，加热至40-60℃，回流反应24-36h，离心分离除去溶剂，使用乙醇洗涤并干燥，得到巯基化碳纳米管。

(4)向锥形瓶中加入蒸馏水溶剂、质量比为0.3-1:100:1.5-3.5:5-8的巯基化碳纳米管、苯乙烯、分散剂聚乙烯醇和引发剂偶氮二异丁腈，加热至70-80℃，匀速搅拌反应6-12h，离心分离、蒸馏水洗涤并干燥，得到巯基化碳纳米管改性聚苯乙烯，应用于高介电材料中。

实施例1

(1)向锥形瓶中加入浓硫酸和浓硝酸混合溶液，再加入碳纳米管，超声分散均匀后，置于回流反应装置中，回流反应装置包括磁力加热搅拌器，磁力加热搅拌器内部设置有磁力搅拌器，磁力搅拌器内部活动连接有轴承，轴承活动连接有旋转轴，旋转轴固定连接有旋转片，旋转片上方固定连接有磁铁，磁力搅拌器内部两侧设置有加热片，磁力搅拌器上方是一种锥形瓶，锥形瓶活动连接有冷凝管，冷凝管固定连接有上出水口和下进水口，加热至85℃，匀速搅拌反应2h，加入蒸馏水稀释、离心分离、洗涤并干燥，得到羧基碳纳米管。

(2)向锥形瓶中加入质量比为50:1的氯化亚砜和羧基碳纳米管，加热至60℃，匀速搅拌回流反应12h，减压蒸馏、乙醇洗涤并干燥，得到酰氯化碳纳米管。

(3)向锥形瓶中加入二氯甲烷溶剂和酰氯巯基化碳纳米管，超声分散均匀后加入三乙胺和2-巯基乙醇，三者质量比为1:50:150，加热至40℃，回流反应24h，离心分离除去溶剂，使用乙醇洗涤并干燥，得到巯基化碳纳米管。

(4)向锥形瓶中加入蒸馏水溶剂、质量比为0.3:100:1.5:5的巯基化碳纳米管、苯乙烯、分散剂聚乙烯醇和引发剂偶氮二异丁腈，加热至70℃，匀速搅拌反应6h，离心分离、蒸馏水洗涤并干燥，得到巯基化碳纳米管改性聚苯乙烯1。

实施例2

(1)向锥形瓶中加入浓硫酸和浓硝酸混合溶液，再加入碳纳米管，超声分散均匀后，置于回流反应装置中，回流反应装置包括磁力加热搅拌器，磁力加热搅拌器内部设置有磁力搅拌器，磁力搅拌器内部活动连接有轴承，轴承活动连接有旋转轴，旋转轴固定连接有旋转片，旋转片上方固定连接有磁铁，磁力搅拌器内部两侧设置有加热片，磁力搅拌器上方是一种锥形瓶，锥形瓶活动连接有冷凝管，冷凝管固定连接有上出水口和下进水口，加热至85℃，匀速搅拌反应4h，加入蒸馏水稀释、离心分离、洗涤并干燥，得到羧基碳纳米管。

(2)向锥形瓶中加入质量比为65:1的氯化亚砜和羧基碳纳米管，加热至70℃，匀速搅拌回流反应18h，减压蒸馏、乙醇洗涤并干燥，得到酰氯化碳纳米管。

(3)向锥形瓶中加入二氯甲烷溶剂和酰氯巯基化碳纳米管，超声分散均匀后加入三乙胺和2-巯基乙醇，三者质量比为1:60:180，加热至50℃，回流反应36h，离心分离除去溶剂，使用乙醇洗涤并干燥，得到巯基化碳纳米管。

(4)向锥形瓶中加入蒸馏水溶剂、质量比为0.5:100:2:6的巯基化碳纳米管、苯乙烯、分散剂聚乙烯醇和引发剂偶氮二异丁腈，加热至75℃，匀速搅拌反应10h，离心分离、蒸馏水洗涤并干燥，得到巯基化碳纳米管改性聚苯乙烯2。

实施例3

(1)向锥形瓶中加入浓硫酸和浓硝酸混合溶液，再加入碳纳米管，超声分散均匀后，置于回流反应装置中，回流反应装置包括磁力加热搅拌器，磁力加热搅拌器内部设置有磁力搅拌器，磁力搅拌器内部活动连接有轴承，轴承活动连接有旋转轴，旋转轴固定连接有旋转片，旋转片上方固定连接有磁铁，磁力搅拌器内部两侧设置有加热片，磁力搅拌器上方是一种锥形瓶，锥形瓶活动连接有冷凝管，冷凝管固定连接有上出水口和下进水口，加热至90℃，匀速搅拌反应4h，加入蒸馏水稀释、离心分离、洗涤并干燥，得到羧基碳纳米管。

(2)向锥形瓶中加入质量比为80:1的氯化亚砜和羧基碳纳米管，加热至70℃，匀速搅拌回流反应18h，减压蒸馏、乙醇洗涤并干燥，得到酰氯化碳纳米管。

(3)向锥形瓶中加入二氯甲烷溶剂和酰氯巯基化碳纳米管，超声分散均匀后加入三乙胺和2-巯基乙醇，三者质量比为1:70:220，加热至50℃，回流反应30h，离心分离除去溶剂，使用乙醇洗涤并干燥，得到巯基化碳纳米管。

(4)向锥形瓶中加入蒸馏水溶剂、质量比为0.8:100:2.8:7的巯基化碳纳米管、苯乙烯、分散剂聚乙烯醇和引发剂偶氮二异丁腈，加热至75℃，匀速搅拌反应10h，离心分离、蒸馏水洗涤并干燥，得到巯基化碳纳米管改性聚苯乙烯3。

实施例4

(1)向锥形瓶中加入浓硫酸和浓硝酸混合溶液，再加入碳纳米管，超声分散均匀后，置于回流反应装置中，回流反应装置包括磁力加热搅拌器，磁力加热搅拌器内部设置有磁力搅拌器，磁力搅拌器内部活动连接有轴承，轴承活动连接有旋转轴，旋转轴固定连接有旋转片，旋转片上方固定连接有磁铁，磁力搅拌器内部两侧设置有加热片，磁力搅拌器上方是一种锥形瓶，锥形瓶活动连接有冷凝管，冷凝管固定连接有上出水口和下进水口，加热至95℃，匀速搅拌反应8h，加入蒸馏水稀释、离心分离、洗涤并干燥，得到羧基碳纳米管。

(2)向锥形瓶中加入质量比为100:1的氯化亚砜和羧基碳纳米管，加热至80℃，匀速搅拌回流反应24h，减压蒸馏、乙醇洗涤并干燥，得到酰氯化碳纳米管。

(3)向锥形瓶中加入二氯甲烷溶剂和酰氯巯基化碳纳米管，超声分散均匀后加入三乙胺和2-巯基乙醇，三者质量比为1:80:250，加热至60℃，回流反应36h，离心分离除去溶剂，使用乙醇洗涤并干燥，得到巯基化碳纳米管。

(4)向锥形瓶中加入蒸馏水溶剂、质量比为1:100:3.5:8的巯基化碳纳米管、苯乙烯、分散剂聚乙烯醇和引发剂偶氮二异丁腈，加热至80℃，匀速搅拌反应12h，离心分离、蒸馏水洗涤并干燥，得到巯基化碳纳米管改性聚苯乙烯4。

对比例1

(1)向锥形瓶中加入浓硫酸和浓硝酸混合溶液，再加入碳纳米管，超声分散均匀后，置于回流反应装置中，回流反应装置包括磁力加热搅拌器，磁力加热搅拌器内部设置有磁力搅拌器，磁力搅拌器内部活动连接有轴承，轴承活动连接有旋转轴，旋转轴固定连接有旋转片，旋转片上方固定连接有磁铁，磁力搅拌器内部两侧设置有加热片，磁力搅拌器上方是一种锥形瓶，锥形瓶活动连接有冷凝管，冷凝管固定连接有上出水口和下进水口，加热至85℃，匀速搅拌反应8h，加入蒸馏水稀释、离心分离、洗涤并干燥，得到羧基碳纳米管。

(2)向锥形瓶中加入质量比为30:1的氯化亚砜和羧基碳纳米管，加热至70℃，匀速搅拌回流反应18h，减压蒸馏、乙醇洗涤并干燥，得到酰氯化碳纳米管。

(3)向锥形瓶中加入二氯甲烷溶剂和酰氯巯基化碳纳米管，超声分散均匀后加入三乙胺和2-巯基乙醇，三者质量比为1:40:120，加热至50℃，回流反应36h，离心分离除去溶剂，使用乙醇洗涤并干燥，得到巯基化碳纳米管。

(4)向锥形瓶中加入蒸馏水溶剂、质量比为0.1:100:1:4的巯基化碳纳米管、苯乙烯、分散剂聚乙烯醇和引发剂偶氮二异丁腈，加热至80℃，匀速搅拌反应6h，离心分离、蒸馏水洗涤并干燥，得到巯基化碳纳米管改性聚苯乙烯对比1。

巯基化碳纳米管改性聚苯乙烯材料介电性能测试表

项目	测试频率	介电常数	介电损耗
				实施例1	100Hz	22.6	0.168KHz
实施例2	100Hz	29.7	0.117KHz
				实施例3	100Hz	31.7	0.092KHz
实施例4	100Hz	24.0	0.157KHz
				对比例1	100Hz	11.2	0.579KHz

巯基化碳纳米管改性聚苯乙烯材料机械性能测试表