CN101570609A - 纳米复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

纳米复合材料的制备方法，本发明属于纳米复合材料的制备方法。多壁碳纳米管具有优异的力学和导电性能及其独特的一维纳米结构所特有的纳米效应，但由于其表面原子具有较高的表面能和表面结合能，在作为低密度聚乙烯基复合材料增强材料时极易产生团聚，从而导致多壁碳纳米管在低密度聚乙烯基体中分散程度低，进而影响复合材料的应用性能。本纳米复合材料的制备方法：利用超声波将多壁碳纳米管在二甲苯类溶剂中的预混合，然后将多壁碳纳米管和低密度聚乙烯110℃下溶液混合，最后将多壁碳纳米管和低密度聚乙烯180℃下密炼分散。本发明用于提供一种多壁碳纳米管在低密度聚乙烯中的分散制备纳米复合材料的方法。

Description

纳米复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种制备方法，具体涉及一种纳米复合材料的制备方法。
背景技术：
多壁碳纳米管具有优异的力学和导电性能及其独特的一维纳米结构所特有的纳米效应，使其在制备超强力学性能的复合材料以及研究开发新一代的具有导电和光电性能的聚合物复合材料等领域发挥了重要的作用。但作为增强材料构成的聚合物基复合材料时由于存在团聚现象影响了复合材料的应用性能，这是由于多壁碳纳米管表面原子处于非对称力场下，并且具有较高的表面能和表面结合能，极易与其它原子结合产生团聚。为了制备多壁碳纳米管聚合物基复合材料，目前国内外大多利用机械力，采用熔融、单螺杆或双螺杆挤出，此类方法虽可制得复合材料，但多壁碳纳米管在聚合物基体中分散程度低，复合材料性能的均一性差。
发明内容：
本发明的目的是提供一种多壁碳纳米管在低密度聚乙烯基体中分散方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
纳米复合材料的制备方法，利用超声波将多壁碳纳米管在二甲苯类溶剂中的预混合，然后将多壁碳纳米管和低密度聚乙烯110℃下溶液混合，最后将多壁碳纳米管和低密度聚乙烯180℃下密炼分散。
所述的纳米复合材料的制备方法，所述的利用超声波将多壁碳纳米管在二甲苯类溶剂中的预混合，是指称取0.5质量份的多壁碳纳米管，加入80ml二甲苯类溶剂后，进行超声波分散，30min后，进一步进行搅拌700r/min分散1h。
所述的纳米复合材料的制备方法，所述的将多壁碳纳米管和低密度聚乙烯110℃下溶液混合，是指加入2.5-10质量份数的低密度聚乙烯，保持110℃下，使聚乙烯达到并保持熔融状态，在700r/min的速度下搅拌，3h后在120℃鼓风干燥箱中，将二甲苯类溶剂从混合液中除去。
所述的纳米复合材料的制备方法，所述的将多壁碳纳米管和低密度聚乙烯180℃下密炼分散，是指称取50质量份数的上款中得到的材料与0.5质量份数的抗氧剂同时加入密炼机中，180℃下密炼30min后得到均匀分散的多壁碳纳米管/低密度聚乙烯复合材料。
所述的方法制备的纳米复合材料，用这种方法制备出的纳米复合材料中多壁碳纳米管在低密度聚乙烯基体中分散度提高到接近纳米级分散程度，所述的材料的渗滤阈值为10-15wt％，其性能与纯低密度聚乙烯相比：体电阻率下降五个数量级，抗张强度增加50％，弹性模量增加110％，冲击强度增加50％。
这个技术方案有以下有益效果：
1.在二甲苯类溶剂中，超声波作用可以使多壁碳纳米管分子间的硬团聚打开变为软团聚。
2.在高速搅拌下，低密度聚乙烯溶液进入多壁碳纳米管分子间区域，并使多壁碳纳米管在低密度聚乙烯基体中得到初步分散。
3.在较强剪切力作用下，多壁碳纳米管在低密度聚乙烯基体中均匀分散。
4.多壁碳纳米管在低密度聚乙烯基体中分散程度大大提高。
5.以本发明制备的多壁碳纳米管/低密度聚乙烯复合材料，材料的渗滤阈值为10-15wt％，其性能与纯低密度聚乙烯相比：体电阻率下降五个数量级，抗张强度增加50％，弹性模量增加110％，冲击强度增加50％。
本发明的具体实施方式：
实施例1：
纳米复合材料的制备方法，利用超声波将多壁碳纳米管在二甲苯类溶剂中的预混合，然后将多壁碳纳米管和低密度聚乙烯110℃下溶液混合，最后将多壁碳纳米管和低密度聚乙烯180℃下密炼分散。
实施例2：
实施例1所述的纳米复合材料的制备方法中，所述的利用超声波将多壁碳纳米管在二甲苯类溶剂中的预混合，是指称取0.5g的多壁碳纳米管，加入80ml二甲苯类溶剂后，进行超声波分散，30min后，进一步进行搅拌700r/min分散1h。
实施例3：
实施例1或2所述的纳米复合材料的制备方法中，所述的将多壁碳纳米管和低密度聚乙烯110℃下溶液混合，是指加入2.5-10g的低密度聚乙烯，保持110℃下，使聚乙烯达到并保持熔融状态，在700r/min的速度下搅拌，3h后在120℃鼓风干燥箱中，将二甲苯类溶剂从混合液中除去。
实施例4：
实施例1或2或3所述的纳米复合材料的制备方法中，所述的将多壁碳纳米管和低密度聚乙烯180℃下密炼分散，是指称取50g上款中得到的材料与0.5g抗氧剂同时加入密炼机中，180℃下密炼30min后得到均匀分散的多壁碳纳米管/低密度聚乙烯复合材料。
实施例5：
上述的方法制备的纳米复合材料，用这种方法制备出的纳米复合材料中多壁碳纳米管在低密度聚乙烯基体中分散度提高，接近纳米级分散，根据该方法取得材料的性能也有很大的改变，所述的材料的渗滤阈值为10-15wt％，其性能与纯低密度聚乙烯相比：体电阻率下降五个数量级，抗张强度增加50％，弹性模量增加110％，冲击强度增加50％。

Claims (5)

1.一种纳米复合材料的制备方法，其特征是：利用超声波将多壁碳纳米管在二甲苯类溶剂中的预混合，然后将多壁碳纳米管和低密度聚乙烯110℃下溶液混合，最后将多壁碳纳米管和低密度聚乙烯180℃下密炼分散。
2.根据权利要求1所述的纳米复合材料的制备方法，其特征是：所述的利用超声波将多壁碳纳米管在二甲苯类溶剂中的预混合，是指称取0.5质量份的多壁碳纳米管，加入80ml二甲苯类溶剂后，进行超声波分散，30min后，进一步进行搅拌700r/min分散1h。
3.根据权利要求1或2所述的纳米复合材料的制备方法，其特征是：所述的将多壁碳纳米管和低密度聚乙烯110℃下溶液混合，是指加入2.5-10质量份数的低密度聚乙烯，保持110℃下，使聚乙烯达到并保持熔融状态，在700r/min的速度下搅拌，3h后在120℃鼓风干燥箱中，将二甲苯类溶剂从混合液中除去。
4.根据权利要求3所述的纳米复合材料的制备方法，其特征是：所述的将多壁碳纳米管和低密度聚乙烯180℃下密炼分散，是指称取50质量份数的权利要求3中得到的材料与0.5质量份数的抗氧剂同时加入密炼机中，180℃下密炼30min后得到均匀分散的多壁碳纳米管/低密度聚乙烯复合材料。
5.一种根据权利要求1或2或3或4所述的方法制备的纳米复合材料，其特征是：用这种方法制备出的纳米复合材料中多壁碳纳米管在低密度聚乙烯基体中分散度提高到接近纳米级分散程度，所述的材料的渗滤阈值为10-15wt％，其性能与纯低密度聚乙烯相比：体电阻率下降五个数量级，抗张强度增加50％，弹性模量增加110％，冲击强度增加50％。
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