一种活性碳纳米管制造技术

本发明专利技术公开了一种活性碳纳米管，按以下方法制得：将分散剂溶于溶剂中，得到分散剂溶液，然后将分散剂溶液通过高压喷淋法喷入高速搅拌的碳纳米管中，高速搅拌混合后，制得活性碳纳米管。本发明专利技术对碳纳米管进行预处理后，能提高碳纳米管的堆积密度，以得到最佳的分散效果与良好的加工性。

【技术实现步骤摘要】
一、
本专利技术涉及一种活性碳纳米管。二、
技术介绍
碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)是碳系材料重要的成员之一。近二十年来，碳系材料，包括碳纤维，富勒烯，碳纳米管，石墨烯相继被发现并被作为新材料应用，形形色色的碳材料正支撑起从电子通讯到航天军工，再到生物医药和新能源等各大领域，让它们变得生动、立体起来。碳纳米管具有广阔的应用前景，例如：可以应用于橡胶、工程塑料、合成树脂等复合材料上提高材料的力学性能，起增强作用；还可用于制备导电材料，电磁屏蔽材料，锂电池、燃料电池、胶体铅酸电池的电极改性，以及新型高速光电传感器等；碳纳米管还可以提高聚合物材料的导热系数。为了实现以上的材料功能化，必须实现碳纳米管在聚合物材料基体中的良好分散。然而，由于碳纳米管是一种高度极化、表面光滑的无机高分子化合物，表面缺陷少、缺乏活性基团，同时碳纳米管之间存在较强的范德华力和它巨大的比表面积、非常高的长径比，导致在一般情况下，碳纳米管易缠绕团聚成束。要发挥碳纳米管优良性能使其广泛应用，如何解决碳纳米管的分散是关键性问题。三、
技术实现思路
本专利技术提供了一种活性碳纳米管，通过对碳纳米管表面进行预处理，使碳纳米管表面活化，得到分散性与加工性良好的活性碳纳米管。本专利技术采用的技术方案是：一种活性碳纳米管，所述活性碳纳米管按以下方法制得：将分散剂溶于溶剂中，得到分散剂溶液，然后将分散剂溶液通过高压喷淋法喷入高速搅拌的碳纳米管中，高速搅拌混合后，制得活性碳纳米管；所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、黄原胶、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇辛基苯基醚、羧甲基纤维素钠、双十六烷基磷酸、阿拉伯胶、十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚环氧乙烷缩合物乳化剂、十六烷基三甲基溴化钠、聚偏氟乙烯中的一种或两种以上的混合物；所述溶剂为水、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、正丁醇、氯仿、无水乙醇、丙酮、石油醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或两种以上的混合物；所述碳纳米管、分散剂、溶剂的质量份数比为85～95：0.1～5：5～10。所述碳纳米管为多壁碳纳米管、单壁碳纳米管中的一种或两种的混合物。所述高压喷淋法是将分散剂溶液通过高压喷淋装置以喷雾的形式喷入高速搅拌的碳纳米管，所述高压喷淋装置可采用高压喷淋机，通过高压水泵将分散剂溶液经高压喷头成喷雾状喷入物料中。所述高压喷淋机用于碳纳米管预处理工艺尚属首次。高压喷淋法将分散剂溶液雾化，雾化后得到大量微小液滴，大大增大了溶液与碳纳米管的接触面积，有利于碳纳米管颗粒被分散剂包覆，增强其分散性。所述高压喷淋法中，喷雾速率一般为10～100ml/min；雾化细度为0.1～1um。本专利技术所述高速搅拌是指转速为300～1500r/min。所述高速搅拌混合的时间一般为1分钟～1小时，优选5～40分钟。本专利技术将表面活性剂、分散剂等助剂溶解于适当的溶剂中，通过高压喷淋法将其喷入高速搅拌的碳纳米管中，造成碳纳米管之间形成排斥，提高了碳纳米管的分散性，并能同时提高碳纳米管的堆积密度，解决了现有的碳纳米管易团聚难分散和加工过程碳纳米管易飞散的现状。本专利技术制得的活性碳纳米管在高速搅拌下加入分散剂溶液后，有一定黏性，可通过单螺杆挤出机在常温下挤出切粒，有利于后续加工生产。本专利技术对碳纳米管进行高速搅拌，对其表面表面预处理，同时将分散剂、表面活性剂等助剂溶于液体中通过喷雾的方式将其喷入搅拌中的碳纳米管粉体中，使得碳纳米管表面活化，同时被分散剂、表面活性剂等物质均匀润湿，造成碳纳米管之间形成排斥，提高了碳纳米管的分散性，并能同时提高碳纳米管的堆积密度，以得到最佳的分散效果与良好的加工性。按照本专利技术方法制备出的活性碳纳米管，其堆积密度得到了较大的提高，可避免在后续使用过程中产生大量的粉尘，有利于人员健康和环保。四、具体实施方式下面以具体实施例来对本专利技术的技术方案做进一步说明，但本专利技术的保护内容不限于此。实施例1～16按下表1取各原料，将分散剂溶于溶剂中，得到分散剂溶液，然后将分散剂溶液通过高压喷淋法喷入高速搅拌的碳纳米管(直径1～30nm，长度1～100μm，堆积密度0.02g/mL)中，工艺参数如表1所示，高速搅拌混合后，制得活性碳纳米管；表1制得的活性碳纳米管的性能检测结果如下表2表2分散性实验按以下方法检测：将实施例1～16制得的活性碳纳米管10mg分别加入10mL制备该活性碳纳米管所用的溶剂(参见表1)中，超声分散30分钟，得到悬浮液，静置，出现明显分层时，记录时间为保存时间，所得结果详见表2。保存时间越长，表明其分散性越好。未经预处理的碳纳米管无法形成稳定的悬浮液。上述实验结果表明，经预处理后，碳纳米管的堆积密度提高了10倍左右(未处理的碳纳米管的堆积密度为0.02g/mL左右)，分散性均有显著提高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活性碳纳米管，其特征在于所述活性碳纳米管按以下方法制得：将分散剂溶于溶剂中，得到分散剂溶液，然后将分散剂溶液通过高压喷淋法喷入高速搅拌的碳纳米管中，高速搅拌混合后，制得活性碳纳米管。

【技术特征摘要】
1.一种活性碳纳米管，其特征在于所述活性碳纳米管按以下方法制得：将分散剂溶于溶剂中，得到分散剂溶液，然后将分散剂溶液通过高压喷淋法喷入高速搅拌的碳纳米管中，高速搅拌混合后，制得活性碳纳米管。2.如权利要求1所述的活性碳纳米管，其特征在于所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、黄原胶、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇辛基苯基醚、羧甲基纤维素钠、双十六烷基磷酸、阿拉伯胶、十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚环氧乙烷缩合物乳化剂、十六烷基三甲基溴化钠、聚偏氟乙烯中的一种或两种以上的混合物。3.如权利要求1所述的活性碳纳米管，其特征在于所述溶剂为水、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、正丁醇、氯仿、无水乙醇、丙酮、石油醚、...

【专利技术属性】
技术研发人员：甄万清，王鹏，
申请(专利权)人：嘉兴市高正高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33