多壁碳纳米管复合导电材料及其制备方法、制品技术

本发明专利技术公开了多壁碳纳米管复合导电材料的制备方法，包括：(1)选取多壁碳纳米管；(2)选取原生颗粒小于20纳米的带正电荷的金属氧化物，将其与多壁碳纳米管进行混合；(3)选取粒径在1‑8微米的粉碎介质，将其与所述多壁碳纳米管混合物进行混合；(4)多壁碳纳米管复合材料进行气流粉碎；(5)对多壁碳纳米管复合材料按粒径和/或比重进行分级；(6)将多壁碳纳米管复合材料制成导电浆料或直接加入到涂料中，质检包装后得到成品。相应的，本发明专利技术还提供一种由上述方法制得的多壁碳纳米管导电涂料，及其制品。采用本发明专利技术，其分散程度高、可获得较低的电阻率，多壁碳纳米管复合导电材料用于制备导电涂料时，用量少，能降低成本。

Multi walled carbon nanotube composite conductive materials and their preparation methods and products

【技术实现步骤摘要】
多壁碳纳米管复合导电材料及其制备方法、制品
本专利技术涉及多壁碳纳米管
，特别涉及多壁碳纳米管复合导电材料及其制备方法、制品。
技术介绍
碳纳米管是碳的一种同素异形体，除孔隙发达、比表面积大，吸附性能强外，还具有独特的性质，例如机械强度高、硬度大、热稳定性高、小尺寸效应、量子效应、吸附特性及特有的电学特性等。而且，碳纳米管是一种非常好的导电材料，其导电性能可以与金属导体媲美，但是工业化的多壁碳纳米管表面缺陷多，容易团聚在一起，难以分散，因此其应用受到极大的制约。现有通行的分散方法采用将团聚的多壁碳纳米管用强酸酸洗分散打开，然后水洗干燥再加入分散剂及极性溶剂。例如：公开号为CN109148903A公开的《3D海胆球状碳基镍钴双金属氧化物复合材料的制备方法》，包括如下步骤：1)将多壁碳纳米管与浓硝酸超声混匀，经油浴处理、过滤、洗涤、烘干，得到酸化多壁碳纳米管；2)将钴盐和镍盐配制成金属离子溶液，加入步骤1)所制备的酸化多壁碳纳米管，搅拌均匀后，滴加酸碱调节剂调整pH，得到混合溶液；3)将步骤2)得到的混合溶液转入到水热釜中，填充率70％，保温完成反应，经冷却、过滤、洗涤、干燥、研磨后，得到复合材料前驱体；4)将步骤3)得到的复合材料前驱体，置于空气气氛中，进行低温热解处理，得3D海胆球状碳基镍钴双金属氧化物复合材料。又如：公开号为CN105551823A公开的《一种碳-碳复合电极材料、制备方法及用途》，该方法包括：将碳纳米管活化，之后与活性炭混合，进行湿法球磨，洗涤、干燥后，焙烧，得到碳-碳复合电极材料。其中，所述碳纳米管活化的步骤为：将碳纳米管分散在水中，加入氧化性酸，搅拌混合进行活化，得到分散在水中的碳纳米管浆料。然而，现有采用强酸酸洗分散打开多壁碳纳米管，然后水洗干燥再加入分散剂及极性溶剂的操作方法，不环保，分散程度低，而且强酸会破坏碳纳米管本身结构，使得碳纳米管性能减弱或失效。分散后的多壁碳纳米管，将其制成纯纳米管固体压片(即多壁碳纳米管的含量为100％)后，其电阻率多为5-6欧姆，电阻率同样较高，且多壁碳纳米管用量多，导致成本高昂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题在于，提供一种多壁碳纳米管复合导电材料及其制备方法，其分散程度高、可获得较低的电阻率，多壁碳纳米管复合导电材料用于制备导电涂料时，用量少，能降低成本。本专利技术所要解决的第二个技术问题在于，提供一种多壁碳纳米管复合导电材料及其制备方法，工艺简单，原料易得，环保节能，可大规模工业应用。本专利技术所要解决的第三个技术问题在于，提供一种包含多壁碳纳米管复合导电材料的制品，该制品种类多样，导电性能好，且成本低。为达到上述技术效果，本专利技术提供了一种多壁碳纳米管复合导电材料的制备方法，包括：(1)选取多壁碳纳米管；(2)选取原生颗粒小于20纳米的带正电荷的金属氧化物，将其与所述多壁碳纳米管进行混合，得到多壁碳纳米管混合物；(3)选取粒径在1-8微米的粉碎介质，将其与所述多壁碳纳米管混合物进行混合，得到多壁碳纳米管复合材料；(4)将所述多壁碳纳米管复合材料进行气流粉碎；(5)对气流粉碎后的所述多壁碳纳米管复合材料按粒径和/或比重进行分级，收集到导电性能不同的多壁碳纳米管复合材料；(6)对所述多壁碳纳米管复合材料制成导电浆料或直接加入到涂料中，质检包装后得到成品。作为上述方案的改进，步骤(1)中，所述多壁碳纳米管为工业级多壁碳纳米管，纯度≥95％。作为上述方案的改进，步骤(2)中，所述金属氧化物与多壁碳纳米管的混合质量比为原生多壁碳纳米管比表面积与金属氧化物的比表面积之比。作为上述方案的改进，所述金属氧化物与多壁碳纳米管的混合质量比为50-80％；所述金属氧化物为气相二氧化硅或气相氧化铝。作为上述方案的改进，步骤(3)中，所述粉碎介质的用量为总混合物的50-90wt％；所述粉碎介质的粒径为2-8微米；所述粉碎介质为金属氧化物，碳化物及氮化物中的一种或多种。作为上述方案的改进，所述金属氧化物为氧化锆，氧化硅、氧化铝、氧化钛中的一种或多种；所述碳化物为碳化硅、碳化锆中的一种或多种；所述氮化物为氮化硅。作为上述方案的改进，步骤(4)中，使用流化床超音速气流粉碎机将所述多壁碳纳米管复合材料进行气流粉碎，所述流化床超音速气流粉碎机的粉碎空气压力≥0.9MPa，气流粉碎后的多壁碳纳米管复合材料的粒径为2-15微米。作为上述方案的改进，步骤(5)中，使用气流分级机将所述多壁碳纳米管复合材料按粒径和/或比重进行3级分级，其中，第一级分级后，所述多壁碳纳米管复合材料的D50＞10微米，需回步骤(4)进行重新粉碎；第二级分级后，所述多壁碳纳米管复合材料的D50≥2微米，电阻率为2.6-13.1Ω.cm；第三级分级后，所述多壁碳纳米管复合材料的D50＜2微米，电阻率为2.6-8.2Ω.cm。作为上述方案的改进，步骤(6)中，所述成品为水性涂料、粉末涂料、UV涂料或溶剂型涂料。作为上述方案的改进，将第二级和/或第三级收集到的多壁碳纳米管复合材料直接添加到粉末涂料中，或者加入到粉末涂料原料配方中一起加工成所述粉末涂料；将第二级和/或第三级收集到的多壁碳纳米管复合材料按质量百分比0.5-5％高速分散到UV涂料或水性涂料中，形成所述UV涂料或水性涂料；将第二级和/或第三级收集到的多壁碳纳米管复合材料按质量百分比1-5％高速分散到水、乙醇溶剂中，形成液体导电浆料，然后再加入到液体涂料中通过高速分散制成所述溶剂型涂料。相应的，本专利技术还提供一种多壁碳纳米管复合导电材料，其上述制备方法制得，所述多壁碳纳米管复合导电材料的粒径≤10微米，电阻率为2.6-13.1Ω.cm。相应的，本专利技术还提供包含上述多壁碳纳米管复合导电材料的制品，例如水性涂料、粉末涂料、UV涂料或溶剂型涂料。所述导电粉末涂料含有粒径≤10微米、电阻率为2.6-13.1Ω.cm的多壁碳纳米管复合导电材料。优选的，所述多壁碳纳米管复合导电材料的添加量为0.1-5wt％。所述导电UV涂料含有粒径≤10微米、电阻率为2.6-13.1Ω.cm的多壁碳纳米管复合导电材料。优选的，所述多壁碳纳米管复合导电材料的添加量为0.5-5wt％。所述导电水性涂料含有粒径≤10微米、电阻率为2.6-13.1Ω.cm的多壁碳纳米管复合导电材料，优选的，所述多壁碳纳米管复合导电材料的添加量为0.5-5wt％。所述溶剂型导电涂料含有粒径≤10微米、电阻率为2.6-13.1Ω.cm的多壁碳纳米管复合导电材料，优选的，所述多壁碳纳米管复合导电材料的添加量为0.2-5wt％。实施本专利技术具有如下有益效果：本专利技术选取原生颗粒小于20纳米的带正电荷的金属氧化物，将其与所述多壁碳纳米管进行混合，利用静电吸附原理使其对带负电荷的多壁碳纳米管进行包覆，易于流化分散，团聚打开后不再团聚；然后再利用高硬度、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多壁碳纳米管复合导电材料的制备方法，其特征在于，包括：/n(1)选取多壁碳纳米管；/n(2)选取原生颗粒小于20纳米的带正电荷的金属氧化物，将其与所述多壁碳纳米管进行混合，得到多壁碳纳米管混合物；/n(3)选取粒径在1-8微米的粉碎介质，将其与所述多壁碳纳米管混合物进行混合，得到多壁碳纳米管复合材料；/n(4)将所述多壁碳纳米管复合材料进行气流粉碎；/n(5)对气流粉碎后的所述多壁碳纳米管复合材料按粒径和/或比重进行分级，收集到导电性能不同的多壁碳纳米管复合材料；/n(6)对所述多壁碳纳米管复合材料制成导电浆料或直接加入到涂料中，质检包装后得到成品。/n

【技术特征摘要】
1.一种多壁碳纳米管复合导电材料的制备方法，其特征在于，包括：
(1)选取多壁碳纳米管；
(2)选取原生颗粒小于20纳米的带正电荷的金属氧化物，将其与所述多壁碳纳米管进行混合，得到多壁碳纳米管混合物；
(3)选取粒径在1-8微米的粉碎介质，将其与所述多壁碳纳米管混合物进行混合，得到多壁碳纳米管复合材料；
(4)将所述多壁碳纳米管复合材料进行气流粉碎；
(5)对气流粉碎后的所述多壁碳纳米管复合材料按粒径和/或比重进行分级，收集到导电性能不同的多壁碳纳米管复合材料；
(6)对所述多壁碳纳米管复合材料制成导电浆料或直接加入到涂料中，质检包装后得到成品。


2.如权利要求1所述的多壁碳纳米管复合导电材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述多壁碳纳米管为工业级多壁碳纳米管，纯度≥95％。


3.如权利要求1所述的多壁碳纳米管复合导电材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述金属氧化物与多壁碳纳米管的混合质量比为原生多壁碳纳米管比表面积与金属氧化物的比表面积之比。


4.如权利要求1或3所述的多壁碳纳米管复合导电材料的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物与多壁碳纳米管的混合质量比为50-80％；
所述金属氧化物为气相二氧化硅或气相氧化铝。


5.如权利要求1所述的多壁碳纳米管复合导电材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述粉碎介质的用量为总混合物的50-90wt％；
所述粉碎介质的粒径为2-8微米；
所述粉碎介质为金属氧化物，碳化物及氮化物中的一种或多种。


6.如权利要求5所述的多壁碳纳米管复合导电材料的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为氧化锆，氧化硅、氧化铝、氧化钛中的一种或多种；
所述碳化物为碳化硅、碳化锆中的一种或多种；
所述氮化物为氮化硅。


7.如权利要求1所述的多壁碳纳米管复合导电材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，使用流化床超音速气流粉碎机将所述多壁碳纳米管复合材料进行气流粉碎，所述流化床超音速气流粉碎机的粉碎空气压力≥0.9MPa，气流粉碎后的多壁碳纳米管复合材料的粒径为2-15微米。


8.如权利要求1所述的多壁碳纳米管复合导电材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，使用气流分级机将所述多壁碳纳米管复合材料按粒径和/或比重进行3级分级，其中，
第一级分级后，所述多壁碳纳米管复合材料的D50＞10微米，需回步骤(4)进行重新粉碎；
第二级分级后，所述多壁碳纳米管复合材料的D50≥2微米，...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍明，
申请(专利权)人：佛山宜可居新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44