碳材料分散剂及其制备方法以及含有该分散剂的稳定的碳材料的水性分散体.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108559092A(43)申请公布日2018.09.21(21)申请号201810209767.3(22)申请日2018.03.14(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人姜学松李瑾苏志龙(74)专利代理机构北京东方亿思知识产权代理有限责任公司11258代理人李剑(51)Int.Cl.C08G83/00(2006.01)C01B32/19(2017.01)C01B32/21(2017.01)权利要求书3页说明书19页附图4页(54)发明名称碳材料分散剂及其制备方法以及含有该分散剂的稳定的碳材料的水性分散体(57)摘要本发明涉及碳材料分散剂及其制备方法以及含有该分散剂的稳定的碳材料的水性分散体。具体地，分散剂适于分散具有石墨烯结构的碳材料，包含两亲性超支化聚合物，所述聚合物具有含有胺基的骨架结构和共价键合到所述骨架结构上的与石墨烯结构非共价缔合的单环、多环、稠环或杂环芳基。所述碳材料分散剂的制备是通过如下实现的：i)使多缩水甘油基化合物与多官能度胺进行反应，从而形成末端带有仲胺基的超支化聚合物，其中，所述多官能度胺的氨基氢相对于所述多缩水甘油基化合物的缩水甘油基摩尔过量；和ii)经由与仲胺基的反应将与石墨烯结构非共价缔合的单环、多环、稠环或杂环芳基引入所述超支化聚合物，从而形成包含两亲性超支化聚合物的分散剂。CN108559092ACN108559092A权利要求书1/3页1.一种碳材料分散剂，其包含两亲性超支化聚合物，所述聚合物具有含有胺基的骨架结构和共价键合到所述骨架结构上的与石墨烯结构非共价缔合的单环、多环、稠环或杂环芳基，并且所述碳材料具有石墨烯结构。2.如权利要求1所述的分散剂，其中，所述单环、多环、稠环或杂环芳基包括取代的或未被取代的衍生自如下的基团：苯、萘、芘、蒽、并五苯、苯并[a]芘、二苯甲酮、硫杂蒽酮、吡啶、蒄、碗烯、并四苯、菲、苯并[9,10]菲、卵苯、苯并菲、苝、苯并[ghi]苝、蒽嵌蒽、五苯、苉、二苯并[3,4；9,10]芘、苯并[3,4]芘、二苯并[3,4；8,9]芘、二苯并[3,4；6,7]芘、二苯并[1,2；3,4]芘、萘并[2,3；3,4]芘、卟啉衍生物或其任意组合。3.如权利要求2所述的分散剂，其中，所述单环、多环、稠环或杂环芳基被选自如下的取代基取代：C1-C20烷基、卤代C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、羧基、羰基、羟基、卤素、氨基、C2-C20炔基、C2-C20烯基、醛基、酸酐、氰基。4.如权利要求1所述的分散剂，其中，所述两亲性超支化聚合物还包含亲水性聚醚片段和/或疏水性有机片段，其中所述亲水性聚醚片段与所述疏水性有机片段的摩尔比在10:0到0:10的范围内。5.如权利要求4所述的分散剂，其中，所述亲水性聚醚片段衍生自分子量在174-6000g/mol范围内的聚氧乙烯。6.如权利要求4所述的分散剂，其中，所述疏水性有机片段衍生自分子量在382-6000g/mol范围内的C3-C10烷氧基聚醚，或者为基于双酚A、双酚F或双酚S的结构及其衍生物、C1-C20烷基及其衍生物或其组合。7.如权利要求1所述的分散剂，其中，所述两亲性超支化聚合物的骨架结构是经由多缩水甘油基化合物与多官能度胺的加合反应形成的。8.如权利要求7所述的分散剂，其中，所述多缩水甘油基化合物选自由多缩水甘油酯、多缩水甘油醚或其组合组成的组，优选多缩水甘油醚。9.如权利要求8所述的分散剂，其中，所述多缩水甘油醚选自由多元酚的二缩水甘油醚、多元醇的二缩水甘油醚、酚醛树脂的多缩水甘油醚和其组合组成的组。10.如权利要求7所述的分散剂，其中，所述多官能度胺包括脂族三官能度胺、芳族三官能度胺、脂环族三官能度胺、杂环族三官能度胺或其组合，还可选地包括脂族二官能度胺、芳族二官能度胺、脂环族二官能度胺、杂环族二官能度胺或其组合。11.如权利要求7所述的分散剂，其中，所述多官能度胺的氨基氢相对于所述多缩水甘油基化合物的缩水甘油基摩尔过量。12.如权利要求7所述的分散剂，其中，所述两亲性超支化聚合物具有下式I所示的结构：2CN108559092A权利要求书2/3页上式中，X表示衍生自多缩水甘油基化合物的二价有机片段；Y表示取代的或未被取代的C2-C10烷基、取代的或未被取代的C2-C10烷氧基、取代的或未被取代的C3-C10环烷基；R表示所述单环、多环、稠环或杂环芳基；和R’表示取代的或未被取代的C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、环烷基、芳基、杂芳基。13.如权利要求12所述的分散剂，其中，X表示具有下式II所示结构的聚醚片段：其中R1表示取代的或未被取代的C1-C20烷基、C1-C10烷氧基、C1-C10酰氧基、C