CN100348479C - 一种多孔碳纳米管预制体的制备方法 - Google Patents
一种多孔碳纳米管预制体的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100348479C CN100348479C CNB2005100614536A CN200510061453A CN100348479C CN 100348479 C CN100348479 C CN 100348479C CN B2005100614536 A CNB2005100614536 A CN B2005100614536A CN 200510061453 A CN200510061453 A CN 200510061453A CN 100348479 C CN100348479 C CN 100348479C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nanometer tube
- carbon nanometer
- prefab
- preparation
- porous carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Abstract
本发明公开了一种多孔碳纳米管预制体的制备方法。该方法是将每克碳纳米管与0.01-4ml的含有粘合剂的造孔剂溶液，其中粘合剂的浓度为0.01～20%混合，经搅拌、研磨达到均匀混合后，放入模具中，施加1～100MPa的压力，以0.5～5℃/分钟的速度升温至50～300℃，保压0.5～12h后，自然冷却至常温并卸压，即得多孔CNT预制体。与背景技术相比，由于本发明可以制得任意尺寸和形状的气孔结构稳定的多孔CNT预制体，它可用于聚合物基复合材料的制备，还可以用于生物医用材料的制备(如生物组织工程的支架材料，长期植入材料等)，过滤器、催化剂载体、生物载体等。
Description
技术领域
本发明涉及一种多孔碳纳米管预制体的制备方法。
背景技术
碳纳米管(以下简称CNT)优异的力学、电学、光学性能使之在作为高性能结构材料的增强体，或者功能材料的功能体方面都显示出了巨大的应用潜力。CNT为超细粉体，由于其表面惰性、尺寸效应以及易于集束性，使之在与有机物(含聚合物)的复合过程中易于团聚、分布不均，而且CNT的含量很低。这些问题的普遍存在导致CNT性能优势不能有效发挥的，甚至出现对有机材料性能的劣化。因此，若能将CNT制成预制体的形式，如CNT毡、CNT片等，则可避免CNT分散性差的问题，从而制备出以CNT为增强体或功能体的高性能复合材料。2003年美国学者采用过滤沉积方法制得了多孔的具有一定刚度和高强度的平面CNT膜(Bucky paper)，但是，这一方法存在的问题是(1)以过滤方式制备CNT预制体较难制备大尺寸的预制体，而且形状受限，难以根据使用要求设计形状复杂的结构。(2)CNT预制体中的孔径不可调节。山东大学发明了可控汽化溶剂热压方法制备多孔纳米固体的方法(CN1431169A)，但是，该方法所述的纳米固体仅包括金属及其化合物、II-VI族化合物及III-V族化合物，而不包括碳纳米管。此外，该方法(CN1431169A)利用纳米粉体在温度和压力作用下在造孔剂中少量溶解现象来获得致密强韧的多孔结构，但是CNT不溶解于一般溶剂，因而按CN1431169A法制得的CNT粉体容易发生分层和坍塌。因此，研发制备CNT预制体的新方法具有重要的意义。
发明内容
为了克服背景技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种多孔碳纳米管预制体的制备方法，得到气孔结构稳定、尺寸和形状不受限制优点的多孔碳纳米管预制体。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
多孔碳纳米管预制体的制备方法，该方法的步骤如下：
1)每克碳纳米管与0.1～4ml的含有粘合剂的造孔剂溶液，其中粘合剂的浓度为0.01-20％，混合，搅拌、研磨，达到均匀混合；
2)将混合均匀的粉料放入模具中，加上1～100MPa的压力，以0.5～5℃/分钟的速度升温至50～250℃，保温保压0.5～12h后，自然冷却至常温并卸压，即得多孔碳纳米管预制体。
所述的碳纳米管是单壁或多壁的碳纳米管，改性的或未改性的碳纳米管。
所述的粘合剂是能配成溶液的天然或合成有机聚合物，以利于与碳纳米管均匀混合；具体粘合剂是：淀粉、明胶、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素、聚氯乙稀、聚醋酸乙烯、聚氨酯、环氧树脂或双马来酰亚胺树脂及其任意组合。
所述的造孔剂是能溶解粘合剂的溶剂(如水、丙酮、四氢呋喃)。
所述的造孔剂是醇类或酮类。
所述的造孔剂还包含其它易升华的固体，它们是碘化钾、干冰、硫、磷、樟脑、二硝基萘或萘。
所述的造孔剂的其它组成是易升华的固体，它们是碘化钾、干冰、硫、磷、樟脑、二硝基萘或萘；或者是能溶解粘合剂的溶剂，它们是醇类或酮类。
本发明与背景技术相比具有的有益效果是：由于本发明可以制得气孔结构稳定、尺寸和形状任意的多孔CNT预制体。用本发明制备的CNT预制体不仅可用于聚合物基复合材料的制备，还可以用于生物医用材料的制备(如生物组织工程的支架材料，长期植入材料等)，过滤器、催化剂载体、生物载体等。
具体实施方式
实施例1：
10g单壁CNT，40ml浓度为15％的聚乙烯醇水溶液放入研钵中，研磨混合20分钟后，均匀放入模具中。在80MPa压力下，以1℃/分钟的速度升温至80℃，保温保压60分钟。而后自然冷却至常温并卸压，即得平均孔径100纳米的多孔CNT预制体。
实施例2：
10g单壁CNT，40ml浓度为15％的聚乙烯醇水溶液放入研钵中，研磨混合20分钟后，均匀放入模具中。在100MPa压力下，以1℃/分钟的速度升温至150℃，保温保压120分钟。而后自然冷却至常温并卸压，即得平均孔径48纳米的多孔CNT预制体。
实施例3：
10g胺化多壁CNT，30ml浓度为5％的聚乙烯亚胺水溶液放入研钵中，研磨混合20分钟后，均匀放入模具中。在24MPa压力下，以1℃/分钟的速度升温至80℃，保温保压180分钟。而后自然冷却至常温并卸压，即得多孔CNT预制体。
实施例4：
10g酸化单壁CNT，20ml浓度为2％的羟乙基纤维素水溶液放入研钵中，研磨混合20分钟后，均匀放入模具中。在50MPa压力下，以2℃/分钟的速度升温至80℃，保温保压180分钟，再以1℃/分钟的速度升温至200℃，保温保压100分钟。最后自然冷却至常温并卸压，即得多孔CNT预制体。
实施例5：
10g多壁CNT，1ml浓度为8％的聚醋酸乙烯丙酮溶液放入研钵中，研磨混合20分钟后，均匀放入模具中。在5MPa压力下，以2℃/分钟的速度升温至60℃，保温保压180分钟。而后自然冷却至常温并卸压，即得多孔CNT预制体。
实施例6：
10g多壁CNT，20ml浓度为20％的双马来酰亚胺树脂(商品4501A)丙酮溶液放入研钵中，研磨混合20分钟后，均匀放入模具中。在2MPa压力下，以1.5℃/分钟的速度升温至70℃，保温保压120分钟。再按130℃/1h+150℃/1h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/6h工艺固化。最后自然冷却至常温并卸压，即得多孔CNT预制体。
实施例7：
10g多壁胺化CNT，30ml浓度为10％的E51环氧/2-乙基咪唑树脂丙酮溶液放入研钵中，研磨混合20分钟后，均匀放入模具中。在1MPa压力下，以0.5℃/分钟的速度升温至60℃，保温保压180分钟。再按80℃/4h或60℃/6h工艺固化。最后自然冷却至常温并卸压，即得多孔CNT预制体。
实施例8：
10g胺化多壁CNT，20ml浓度为10％的聚氨酯丙酮溶液放入研钵中，研磨混合20分钟后，均匀放入模具中。在50MPa压力下，以1.5℃/分钟的速度升温至60℃，保温保压120分钟。最后自然冷却至常温并卸压，即得多孔CNT预制体。
实施例9：
10g胺化多壁CNT，20ml浓度为5％的聚氯乙烯的四氢呋喃溶液放入研钵中，研磨混合20分钟后，均匀放入模具中。在1.5MPa压力下，以0.5℃/分钟的速度升温至40℃，保温保压120分钟。最后自然冷却至常温并卸压，即得多孔CNT预制体。
实施例10：
10g单壁CNT、20ml浓度为4％的聚乙烯醇水溶液、0.5g碘化钾放入研钵中，研磨混合20分钟后，均匀放入模具中。在25MPa压力下，以0.5℃/分钟的速度升温至40℃，保温保压60分钟。再以0.5℃/分钟的速度升温至60℃，保温保压60分钟后，以2℃/分钟的速度升温至180℃，保温保压60分钟。最后自然冷却至常温并卸压，即得多孔CNT预制体。
实施例11
10g单壁CNT、10ml浓度为0.01％的聚乙烯醇水溶液、0.5g碘化钾、5ml乙醇放入研钵中，研磨混合20分钟后，均匀放入模具中。在25MPa压力下，以0.5℃/分钟的速度升温至40℃，温保压60分钟。再以0.5℃/分钟的速度升温至60℃，保温保压60分钟后，以2℃/分钟的速度升温至180℃，保温保压60分钟。最后自然冷却至常温并卸压，即得多孔CNT预制体。
实施例12：
10g多壁胺化CNT，10ml浓度为2％的聚氨酯丙酮溶液、10ml浓度为8％的双马来酰亚胺树脂(商品4501A)丙酮溶液放入研钵中，研磨混合20分钟后，均匀放入模具中。在5MPa压力下，以2/分钟的速度升温至60℃，保温保压120分钟。再按130℃/1h+150℃/1h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/6h工艺固化。最后自然冷却至常温并卸压，即得平均孔径120纳米的多孔CNT预制体。
实施例13：
10g多壁胺化CNT，10ml浓度为2％的聚氨酯丙酮溶液、10ml浓度为8％的双马来酰亚胺树脂(商品4501A)丙酮溶液放入研钵中，研磨混合20分钟后，均匀放入模具中。在45MPa压力下，以2℃/分钟的速度升温至60℃，保温保压120分钟。再按130℃/1h+150℃/1h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/6h工艺固化。最后自然冷却至常温并卸压，即得平均孔径56纳米的多孔CNT预制体。
Claims (6)
1、一种多孔碳纳米管预制体的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：
1)每克碳纳米管与0.1～4ml的含有粘合剂的造孔剂溶液，其中粘合剂的浓度为0.01-20％，混合，搅拌、研磨，达到均匀混合；
2)将混合均匀的粉料放入模具中，加上1～100MPa的压力，以0.5～5℃/分钟的速度升温至50～250℃，保温保压0.5～12h后，自然冷却至常温并卸压，即得多孔碳纳米管预制体。
2、根据权利要求1所述的一种多孔碳纳米管预制体的制备方法，其特征在于：所述的碳纳米管是单壁或多壁的碳纳米管，改性的或未改性的碳纳米管。
3、根据权利要求1所述的一种多孔碳纳米管预制体的制备方法，其特征在于：所述的粘合剂是能配成溶液的天然或合成有机聚合物，以利于与碳纳米管均匀混合；具体粘合剂是：淀粉、明胶、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素、聚氯乙稀、聚醋酸乙烯、聚氨酯、环氧树脂或双马来酰亚胺树脂及其任意组合。
4、根据权利要求1所述的一种多孔碳纳米管预制体的制备方法，其特征在于：所述的造孔剂是能溶解粘合剂的溶剂。
5、根据权利要求4所述的一种多孔碳纳米管预制体的制备方法，其特征在于：所述的造孔剂是醇类或酮类。
6、根据权利要求4或5所述的一种多孔碳纳米管预制体的制备方法，其特征在于：所述的造孔剂还包含其它易升华的固体，它们是碘化钾、干冰、硫、磷、樟脑、二硝基萘或萘。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2005100614536A CN100348479C (zh) | 2005-11-07 | 2005-11-07 | 一种多孔碳纳米管预制体的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2005100614536A CN100348479C (zh) | 2005-11-07 | 2005-11-07 | 一种多孔碳纳米管预制体的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1757596A CN1757596A (zh) | 2006-04-12 |
| CN100348479C true CN100348479C (zh) | 2007-11-14 |
Family
ID=36703189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2005100614536A Expired - Fee Related CN100348479C (zh) | 2005-11-07 | 2005-11-07 | 一种多孔碳纳米管预制体的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100348479C (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102604129B (zh) * | 2012-03-11 | 2013-12-11 | 东华大学 | 一种碳纳米管在环氧树脂中的分散方法 |
| CN102745670B (zh) * | 2012-07-30 | 2014-10-08 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 三维有序大孔复合材料的制备方法 |
| CN102806069B (zh) * | 2012-08-15 | 2014-07-02 | 苏州金宏气体股份有限公司 | 超纯氨生产中去除金属离子的组合物及其使用方法 |
| CN103204489B (zh) * | 2013-01-29 | 2015-12-09 | 东风汽车公司 | 一种瘤状结构堆叠式碳纳米管宏观体及其制作方法 |
| CN103979522B (zh) * | 2014-04-19 | 2015-12-30 | 东风商用车有限公司 | 多膜层相隔成多个规则排列孔道的宏观体及其制作方法 |
| CN104491932A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-04-08 | 上海工程技术大学 | 核/壳结构载药纳米防粘连膜及其制备方法 |
| CN106732378B (zh) * | 2017-02-16 | 2019-04-05 | 清华大学 | 一种基于碳纳米材料的吸附剂及其制备与使用方法 |
| CN112592538B (zh) * | 2021-02-24 | 2021-05-14 | 苏州度辰新材料有限公司 | 一种塑料助剂预混物 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1325734A (zh) * | 2001-06-29 | 2001-12-12 | 清华大学 | 纳米相钙磷盐/胶原/高分子骨复合多孔材料的制备方法 |
| CN1397377A (zh) * | 2002-08-14 | 2003-02-19 | 清华大学 | 可用于水和空气净化的二氧化钛光催化薄膜的制备方法 |
| CN1431169A (zh) * | 2003-02-18 | 2003-07-23 | 山东大学 | 一种用可控汽化溶剂热压技术制备多孔纳米固体的方法 |
| WO2005019303A1 (en) * | 2003-08-21 | 2005-03-03 | Postech Foundation | Low dielectric organosilicate polymer composite |
-
2005
- 2005-11-07 CN CNB2005100614536A patent/CN100348479C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1325734A (zh) * | 2001-06-29 | 2001-12-12 | 清华大学 | 纳米相钙磷盐/胶原/高分子骨复合多孔材料的制备方法 |
| CN1397377A (zh) * | 2002-08-14 | 2003-02-19 | 清华大学 | 可用于水和空气净化的二氧化钛光催化薄膜的制备方法 |
| CN1431169A (zh) * | 2003-02-18 | 2003-07-23 | 山东大学 | 一种用可控汽化溶剂热压技术制备多孔纳米固体的方法 |
| WO2005019303A1 (en) * | 2003-08-21 | 2005-03-03 | Postech Foundation | Low dielectric organosilicate polymer composite |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1757596A (zh) | 2006-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100348479C (zh) | 一种多孔碳纳米管预制体的制备方法 | |
| Dong et al. | Cellulose/carbon composites and their applications in water treatment–a review | |
| WO2018219160A1 (zh) | 一种高强度网络结构纳米载体材料的制备方法 | |
| Lan et al. | Sustainable carbon materials toward emerging applications | |
| Liu et al. | Recent progress in metal‐organic frameworks@ cellulose hybrids and their applications | |
| CN1422235A (zh) | 热解硬碳材料及其制备方法和用途 | |
| CN104843670B (zh) | 一种利用玉米芯制备大颗粒泡沫炭的方法 | |
| Li et al. | Honeycomb carbon foams with tunable pore structures prepared from liquefied larch sawdust by self-foaming | |
| CN113750968B (zh) | 一种不溶于水的环糊精基金属有机骨架材料及其制备方法 | |
| Yu et al. | Nano-soy-protein microcapsule-enabled self-healing biopolyurethane-coated controlled-release fertilizer: preparation, performance, and mechanism | |
| CN104399998A (zh) | 一种石墨烯/纳米银复合材料的制备方法 | |
| CN101220161B (zh) | 分子筛填充可降解聚合物基复合膜及其制备方法 | |
| CN109046450B (zh) | 一种BiOCl/（BiO）2CO3负载的醋酸纤维素/丝素杂化膜的制备方法和应用 | |
| CN108262015B (zh) | 一种活性炭纤维吸附剂及其制备方法和在苯系物吸附中的应用 | |
| Chen et al. | Microencapsulated phase change materials: Facile preparation and application in building energy conservation | |
| CN101716369A (zh) | 聚磷酸钙-磷酸三钙骨支架的制备方法 | |
| Zhou et al. | Environmental applications of nanocellulose scaffolded metal organic frameworks (MOFs@ NC) | |
| Shi et al. | Synthesis, structure, and applications of lignin-based carbon materials: a review | |
| CN113351037A (zh) | 一种zif-8/pdms混合基质渗透汽化膜及其制备方法与应用 | |
| Gao et al. | An overview on 3D printing of structured porous materials and their applications | |
| Liu et al. | Additively Manufacturing Metal− Organic Frameworks and Derivatives: Methods, Functional Objects, and Applications | |
| CN114773684A (zh) | 一种化学交联的纤维素基复合泡沫及其制备方法和应用 | |
| CN112316743B (zh) | 一种低成本低密度催化功能性陶瓷膜的制备方法 | |
| JP5053249B2 (ja) | 室内置き用の吸着材及び吸着材の製造方法 | |
| WO2022042410A1 (zh) | 复合振膜及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20071114 Termination date: 20111107 |