CN101580243A

CN101580243A - 一种碳纳米管的表面处理方法及用其制备复合塑料的方法

Info

Publication number: CN101580243A
Application number: CN 200910107572
Authority: CN
Inventors: 谢迎洪; 韦联生; 何征
Original assignee: Huizhou Wote Advanced MaterialS Co Ltd
Current assignee: Huizhou Wote Advanced MaterialS Co Ltd
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2029-06-03
Also published as: CN101580243B

Abstract

本发明适用于改性塑料技术领域，提供了一种碳纳米管的表面处理方法及用其制备复合塑料的方法，所述碳纳米管的表面处理方法包括下述步骤：将真空干燥后的碳纳米管在高速搅拌机中搅拌10～15分钟；分3～5次浇入或喷入偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物在碳纳米管中，每次浇入或喷入所述偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物在碳纳米管中后，先搅拌3～8分钟，再停止搅拌1～3分钟；将搅拌后生成的产物在真空干燥箱中干燥2～4小时，生成表面处理后的碳纳米管。在本发明中，生成的碳纳米管与聚合物树脂具有很好的相容性，利用该表面处理过的碳纳米管即可制备成具有优良导电率的复合塑料。

Description

一种碳纳米管的表面处理方法及用其制备复合塑料的方法

技术领域

本发明属于改性塑料技术领域，尤其涉及一种碳纳米管的表面处理方法及用其制备复合塑料的方法。

背景技术

碳纳米管CNT具有最简单的化学组成及原子结合形态，却展现了最丰富多彩的结构以及与之相关的物理化学性能，如耐热、耐腐蚀、耐热冲击、传热和导电性等。碳纳米管的尺度、结构、拓扑学因素和碳原子相结合又赋予了碳纳米管极为独特而广阔应用前景的性能，其最为突出的特性主要有以下三点：(1)碳纳米管的直径处于纳米级，长度则可达数微米至数毫米，因而具有很大的长径比，是准一维的量子线。(2)碳纳米管与石墨一样，碳原子之间是sp2杂化，每个碳原子有一个未成对电子位于垂直于层片的π轨道上，因此碳纳米管具有优良的导电性能。根据卷曲情况的不同，碳纳米管的电学特性可表现为金属型或半导体型。(3)碳纳米管是由自然界最强的价键之一，sp2杂化形成的C＝C共价键组成，因此碳纳米管是所有已知最结实、刚度最高的材料之一。它弹性模量大于1TPa，能承受大于40％的张力应变而不会呈现脆性行为、塑性变形或键断裂。

在改性工程塑料领域，碳纳米管因上述优良特性，及相比于不锈钢纤维和碳黑等微米级填料可赋予热塑性树脂更高的导电率，自从1991年被日本科学家Iijima发明以来，引起了材料领域的又一轮新的革命。对于纳米尺度的填料而言，纳米颗粒在树脂中的均匀分散是复合材料制备的关键所在。通过对纳米填料表面的化学改性，可以较好的改善填料和聚合物树脂的相容性，从而达到较好的改性效果。然而，就目前改性塑料领域所使用的技术而言，并未让碳纳米管展现出其应有的“纳米”特性，尤其是其导电率与理论值仍有一定差距。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纳米管的表面处理方法，旨在解决通过现有的碳纳米管与聚合物树脂的相容性差而导致的用其制备的复合塑料导电性能差的问题。

本发明是这样实现的，一种碳纳米管的表面处理方法，所述方法包括下述步骤：

将真空干燥后的碳纳米管在高速搅拌机中搅拌10～15分钟；

分3～5次浇入或喷入偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物在碳纳米管中，每次浇入或喷入所述偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物在碳纳米管中后，先搅拌3～8分钟，再停止搅拌1～3分钟；

将搅拌后生成的产物在真空干燥箱中干燥2～4小时，生成表面处理后的碳纳米管。

本发明的另一目的在于提供一种利用如上所述的表面处理方法处理后的碳纳米管制备复合塑料的方法，所述方法包括下述步骤：

将表面处理后的碳纳米管与重量比为1∶1～3的聚合物树脂在高速搅拌机中搅拌5～15分钟，混合制成侧喂料，其它组分均匀混合制成主喂料；

双螺杆挤出机将所述侧喂料与所述主喂料在熔融状态下充分捏合后共同挤出、冷却、干燥、切粒，生成复合塑料。

本发明的另一目的在于提供一种对如上所述的方法制备的复合塑料进行注塑的方法，注塑机对所述复合塑料进行注塑成型时的加工温度是260～330℃，模温是60～140℃，背压是0.5～1.5MPa，射出速率是10～30mm/s。

在本发明中，先将真空干燥后的碳纳米管在高速搅拌机中进行初步分散，再浇入或者喷入偶联剂同时进行多次搅拌以实现碳纳米管的良好分散以及表面处理，确保碳纳米管与聚合物树脂的相容性，利用该表面处理过的碳纳米管即可制备成具有优良导电率的复合塑料。

附图说明

图1是本发明实施例提供的碳纳米管的表面处理方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的利用如上所述的表面处理方法处理后的碳纳米管制备复合塑料的方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，先将真空干燥后的碳纳米管在高速搅拌机中进行初步分散，再浇入或者喷入偶联剂同时进行多次搅拌以实现碳纳米管的良好分散以及表面处理，确保碳纳米管与聚合物树脂的相容性，利用该表面处理过的碳纳米管即可制备成具有优良导电率的复合塑料。

图1示出了本发明实施例提供的碳纳米管的表面处理方法的实现流程，详述如下：

在步骤S101中，将真空干燥后的碳纳米管在高速搅拌机中搅拌10～15分钟。

在步骤S102中，分3～5次浇入或喷入偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物在碳纳米管中，每次浇入所述偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物在碳纳米管中后，先搅拌3～8分钟，再停止搅拌1～3分钟。

作为本发明的一个实施例，利用偶联剂来改善碳纳米管分散性能及其与树脂相容性，在本实施例中，优选的是钛酸酯偶联剂。由于偶联剂用量少，为使其发挥应有的效果，必须使它在碳纳米管粉末中均分的分散，为了使少量钛酸酯能均匀的包覆在碳纳米管表面，在本实施例中，在钛酸酯偶联剂中加入了少量的石油醚稀释剂，其中偶联剂与石油醚的重量比为1∶1，两者形成的液体混合物分3～5次浇入或者喷入已真空干燥并且在高速搅拌机中搅拌了10～15分钟的碳纳米管粉末中，优选的为雾状喷入，其中每次浇入或者喷入偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物后先搅拌3～8分钟，再停止搅拌1～3分钟，以防搅拌机温度过高而导致不必要的副作用。在本实施例中，偶联剂与石油醚的液体混合物2～0.1份，碳纳米管10～0.8份。优选的比例为：偶联剂与石油醚的液体混合物1～0.2份，碳纳米管5～1.5份。所述的份为重量份数，可为克、公斤、吨等常用的重量单位。

在步骤S103中，将搅拌后生成的产物在真空干燥箱中干燥2～4小时，生成表面处理后的碳纳米管。

作为本发明的一个实施例，从高速搅拌机中取出上述搅拌后生成的产物，并将其放入真空干燥箱中干燥2～4小时，以充分除去所述产物中的溶剂，如石油醚，生成表面处理后的碳纳米管。

实施例1：首先，将真空干燥后的碳纳米管在高速搅拌机中搅拌10分钟，再利用偶联剂来改善碳纳米管分散性能及其与树脂相容性，在本实施例中，优选的是钛酸酯偶联剂。由于偶联剂用量少，为使其发挥应有的效果，必须使它在碳纳米管粉末中均分的分散，为了使少量钛酸酯能均匀的包覆在碳纳米管表面，在本实施例中，在钛酸酯偶联剂中加入了少量的石油醚稀释剂，其中偶联剂与石油醚的重量比为1∶1，两者形成的液体混合物分5次浇入或者喷入已真空干燥并且在高速搅拌机中搅拌了10分钟的碳纳米管粉末中，优选的为雾状喷入，其中每次浇入或者喷入偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物后先搅拌3分钟，再停止搅拌1分钟，以防搅拌机温度过高而导致不必要的副作用。在本实施例中，偶联剂与石油醚的液体混合物2份，碳纳米管10份。优选的比例为：偶联剂与石油醚的液体混合物1份，碳纳米管5份。所述的份为重量份数，可为克、公斤、吨等常用的重量单位。最后，从高速搅拌机中取出上述搅拌后生成的产物，并将其放入真空干燥箱中干燥2小时，以充分除去所述产物中的溶剂，如石油醚，生成表面处理后的碳纳米管。

实施例2：首先，将真空干燥后的碳纳米管在高速搅拌机中搅拌12分钟，再利用偶联剂来改善碳纳米管分散性能及其与树脂相容性，在本实施例中，优选的是钛酸酯偶联剂。由于偶联剂用量少，为使其发挥应有的效果，必须使它在碳纳米管粉末中均分的分散，为了使少量钛酸酯能均匀的包覆在碳纳米管表面，在本实施例中，在钛酸酯偶联剂中加入了少量的石油醚稀释剂，其中偶联剂与石油醚的重量比为1∶1，两者形成的液体混合物分4次浇入或者喷入已真空干燥并且在高速搅拌机中搅拌了12分钟的碳纳米管粉末中，优选的为雾状喷入，其中每次浇入或者喷入偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物后先搅拌5分钟，再停止搅拌2分钟，以防搅拌机温度过高而导致不必要的副作用。在本实施例中，偶联剂与石油醚的液体混合物1份，碳纳米管6份。优选的比例为：偶联剂与石油醚的液体混合物0.5份，碳纳米管2.5份。所述的份为重量份数，可为克、公斤、吨等常用的重量单位。最后，从高速搅拌机中取出上述搅拌后生成的产物，并将其放入真空干燥箱中干燥3小时，以充分除去所述产物中的溶剂，如石油醚，生成表面处理后的碳纳米管。

实施例3：首先，将真空干燥后的碳纳米管在高速搅拌机中搅拌15分钟，再利用偶联剂来改善碳纳米管分散性能及其与树脂相容性，在本实施例中，优选的是钛酸酯偶联剂。由于偶联剂用量少，为使其发挥应有的效果，必须使它在碳纳米管粉末中均分的分散，为了使少量钛酸酯能均匀的包覆在碳纳米管表面，在本实施例中，在钛酸酯偶联剂中加入了少量的石油醚稀释剂，其中偶联剂与石油醚的重量比为1∶1，两者形成的液体混合物分3次浇入或者喷入已真空干燥并且在高速搅拌机中搅拌了15分钟的碳纳米管粉末中，优选的为雾状喷入，其中每次浇入或者喷入偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物后先搅拌8分钟，再停止搅拌3分钟，以防搅拌机温度过高而导致不必要的副作用。在本实施例中，偶联剂与石油醚的液体混合物0.1份，碳纳米管0.8份。优选的比例为：偶联剂与石油醚的液体混合物0.2份，碳纳米管1.5份。所述的份为重量份数，可为克、公斤、吨等常用的重量单位。最后，从高速搅拌机中取出上述搅拌后生成的产物，并将其放入真空干燥箱中干燥4小时，以充分除去所述产物中的溶剂，如石油醚，生成表面处理后的碳纳米管。

图2示出了本发明实施例提供的利用如上所述的表面处理方法处理后的碳纳米管制备复合塑料的方法的实现流程，详述如下：

在步骤S201中，将表面处理后的碳纳米管与重量比为1∶1～3的粉状聚合物树脂在高速搅拌机中搅拌5～15分钟，混合制成侧喂料，其它组分均匀混合制成主喂料。

作为本发明的一个实施例，将表面处理后的碳纳米管与重量比为1∶1～3的粉状聚合物树脂再次放入高速搅拌机中，搅拌5～15分钟，以促使碳纳米管与粉状聚合物树脂基体的偶联效果，所得共混物可做成侧喂料，其它组分均匀混合做成主喂料。在本发明实施例中所述的聚合物树脂是聚苯醚(PPO)，众多的热塑性塑料或混合物可用于该发明的聚合物树脂，例如聚碳酸酯(PC)，聚丙烯(PP)，尼龙(PA)，聚砜(PSU)，聚芳砜(PES/PAS)，聚甲醛(POM)和任何含有上述聚合物树脂之一的混合物。其中，高速搅拌机中组合物按重量计算，包括聚苯醚30～80份，聚苯乙烯树脂46～16份，热塑性弹性体10～3份，偶联剂与石油醚的混合物2～0.1份，稳定剂、抗氧剂2～0.1份，碳纳米管10～0.8份。优选的为：聚苯醚45～75份，聚苯乙烯树脂40～20份，热塑性弹性体8～3份，偶联剂与石油醚的混合物1～0.2份，稳定剂、抗氧剂1～0.3份，碳纳米管5～1.5份。在本发明实施例中，所述的份为重量份数，可为克、公斤、吨等常用的重量单位。

其中所述的聚苯醚相对黏度最优为30～60g/mL，适合使用的聚苯醚树脂为PPO LXR045，或者PPO H粉和PPO 809粉。

所述的聚苯乙烯树脂可为GPPS或HIPS，熔融指数为2～8g/10min，优选为3～6g/10min。

所述的热塑性弹性体为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物，适合使用的有KRATON的SEBS等。

所述的碳纳米管是工业级别的多壁碳管(MWNT)，直径为10～50nm，长度为1～20μm，纯度＞85％，比表面积250～500m²/g。

为了提高碳纳米管与聚苯醚树脂或者混合物的相容性，在组合物中加入一定比例的钛酸酯-石油醚液体混合物可实现此目的，所述的钛酸酯偶联剂是NTC401、CT 136或者JSC。

为了提高产品的光、热稳定性能及加工性能，在组合物可以加入一些抗氧剂和稳定剂。抗氧剂可选择有机受阻酚类、胺类、亚磷酸酯类、硫醇类等抗氧剂，可为一种或两种或以上的混合，适合使用的抗氧剂有Irganox 245。

在步骤S202中，双螺杆挤出机将所述侧喂料与所述主喂料在熔融状态下充分捏合后共同挤出、冷却、干燥、切粒，生成复合塑料。

作为本发明的一个实施例，将所述生成的主喂料和侧喂料分别导入双螺杆挤出机的主秤和辅秤，在聚合物树脂熔融状态下充分捏合后挤出、冷却、干燥、切粒，生成复合塑料。其中，从喂料口到模头各段的温度为：一区200-240度，二区240-260度，三区260-280度，四区280-310度，五区280-310度，六区280-300度，七区260-280度，八区260-280度，机头280-300度。螺杆的转速为220～300转/分。在均匀分散碳纳米管的同时，为了防止CNT在双螺杆挤出机中过剪切而导致性能的损失，因此设定剪切块占整个双螺杆挤出机的螺杆长度的20～30％。

实施例1：首先，将表面处理后的碳纳米管与重量比为1∶1的粉状聚合物树脂再次放入高速搅拌机中，搅拌5分钟，以促使碳纳米管与粉状聚合物树脂基体的偶联效果，所得共混物可做成侧喂料，其它组分均匀混合做成主喂料。在本发明实施例中所述的聚合物树脂是聚苯醚(PPO)，众多的热塑性塑料或混合物可用于该发明的聚合物树脂，例如聚碳酸酯(PC)，聚丙烯(PP)，尼龙(PA)，聚砜(PSU)，聚芳砜(PES/PAS)，聚甲醛(POM)和任何含有上述聚合物树脂之一的混合物。其中，高速搅拌机中组合物按重量计算，包括聚苯醚30份，聚苯乙烯树脂46份，热塑性弹性体10份，偶联剂与石油醚的混合物2份，稳定剂、抗氧剂2份，碳纳米管10份。优选的为：聚苯醚45份，聚苯乙烯树脂40份，热塑性弹性体8份，偶联剂与石油醚的混合物1份，稳定剂、抗氧剂1份，碳纳米管5份。在本发明实施例中，所述的份为重量份数，可为克、公斤、吨等常用的重量单位。其中所述的聚苯醚相对黏度最优为30～60g/mL，适合使用的聚苯醚树脂为PPO LXR045，或者PPO H粉和PPO 809粉。所述的聚苯乙烯树脂可为GPPS或HIPS，熔融指数为2～8g/10min，优选为3～6g/10min。所述的热塑性弹性体为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物，适合使用的有KRATON的SEBS等。所述的碳纳米管是工业级别的多壁碳管(MWNT)，直径为10～50nm，长度为1～20μm，纯度＞85％，比表面积250～500m²/g。为了提高碳纳米管与聚苯醚树脂或者混合物的相容性，在组合物中加入一定比例的钛酸酯-石油醚液体混合物可实现此目的，所述的钛酸酯偶联剂是NTC 401、CT 136或者JSC。为了提高产品的光、热稳定性能及加工性能，在组合物可以加入一些抗氧剂和稳定剂。抗氧剂可选择有机受阻酚类、胺类、亚磷酸酯类、硫醇类等抗氧剂，可为一种或两种或以上的混合，适合使用的抗氧剂有Irganox 245。再将生成的主喂料和侧喂料分别导入双螺杆挤出机的主秤和辅秤，在聚合物树脂熔融状态下充分捏合后挤出、冷却、干燥、切粒，生成复合塑料。其中，从喂料口到模头各段的温度为：一区200-240度，二区240-260度，三区260-280度，四区280-310度，五区280-310度，六区280-300度，七区260-280度，八区260-280度，机头280-300度。螺杆的转速为220～300转/分。在均匀分散碳纳米管的同时，为了防止CNT在双螺杆挤出机中过剪切而导致性能的损失，因此设定剪切块占整个双螺杆挤出机的螺杆长度的30％。

实施例2：首先，将表面处理后的碳纳米管与重量比为1∶2的粉状聚合物树脂再次放入高速搅拌机中，搅拌10分钟，以促使碳纳米管与粉状聚合物树脂基体的偶联效果，所得共混物可做成侧喂料，其它组分均匀混合做成主喂料。在本发明实施例中所述的聚合物树脂是聚苯醚(PPO)，众多的热塑性塑料或混合物可用于该发明的聚合物树脂，例如聚碳酸酯(PC)，聚丙烯(PP)，尼龙(PA)，聚砜(PSU)，聚芳砜(PES/PAS)，聚甲醛(POM)和任何含有上述聚合物树脂之一的混合物。其中，高速搅拌机中组合物按重量计算，包括聚苯醚55份，聚苯乙烯树脂30份，热塑性弹性体8份，偶联剂与石油醚的混合物1份，稳定剂、抗氧剂1份，碳纳米管5份。优选的为：聚苯醚55份，聚苯乙烯树脂35份，热塑性弹性体5份，偶联剂与石油醚的混合物1份，稳定剂、抗氧剂1份，碳纳米管3份。在本发明实施例中，所述的份为重量份数，可为克、公斤、吨等常用的重量单位。其中所述的聚苯醚相对黏度最优为30～60g/mL，适合使用的聚苯醚树脂为PPO LXR045，或者PPO H粉和PPO 809粉。所述的聚苯乙烯树脂可为GPPS或HIPS，熔融指数为2～8g/10min，优选为3～6g/10min。所述的热塑性弹性体为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物，适合使用的有KRATON的SEBS等。所述的碳纳米管是工业级别的多壁碳管(MWNT)，直径为10～50nm，长度为1～20μm，纯度＞85％，比表面积250～500m²/g。为了提高碳纳米管与聚苯醚树脂或者混合物的相容性，在组合物中加入一定比例的钛酸酯-石油醚液体混合物可实现此目的，所述的钛酸酯偶联剂是NTC 401、CT 136或者JSC。为了提高产品的光、热稳定性能及加工性能，在组合物可以加入一些抗氧剂和稳定剂。抗氧剂可选择有机受阻酚类、胺类、亚磷酸酯类、硫醇类等抗氧剂，可为一种或两种或以上的混合，适合使用的抗氧剂有Irganox 245。再将生成的主喂料和侧喂料分别导入双螺杆挤出机的主秤和辅秤，在聚合物树脂熔融状态下充分捏合后挤出、冷却、干燥、切粒，生成复合塑料。其中，从喂料口到模头各段的温度为：一区200-240度，二区240-260度，三区260-280度，四区280-310度，五区280-310度，六区280-300度，七区260-280度，八区260-280度，机头280-300度。螺杆的转速为220～300转/分。在均匀分散碳纳米管的同时，为了防止CNT在双螺杆挤出机中过剪切而导致性能的损失，因此设定剪切块占整个双螺杆挤出机的螺杆长度的25％。

实施例3：首先，将表面处理后的碳纳米管与重量比为1∶3的粉状聚合物树脂再次放入高速搅拌机中，搅拌15分钟，以促使碳纳米管与粉状聚合物树脂基体的偶联效果，所得共混物可做成侧喂料，其它组分均匀混合做成主喂料。在本发明实施例中所述的聚合物树脂是聚苯醚(PPO)，众多的热塑性塑料或混合物可用于该发明的聚合物树脂，例如聚碳酸酯(PC)，聚丙烯(PP)，尼龙(PA)，聚砜(PSU)，聚芳砜(PES/PAS)，聚甲醛(POM)和任何含有上述聚合物树脂之一的混合物。其中，高速搅拌机中组合物按重量计算，包括聚苯醚80份，聚苯乙烯树脂16份，热塑性弹性体3份，偶联剂与石油醚的混合物0.1份，稳定剂、抗氧剂0.1份，碳纳米管0.8份。优选的为：聚苯醚75份，聚苯乙烯树脂20份，热塑性弹性体3份，偶联剂与石油醚的混合物0.2份，稳定剂、抗氧剂0.3份，碳纳米管1.5份。在本发明实施例中，所述的份为重量份数，可为克、公斤、吨等常用的重量单位。其中所述的聚苯醚相对黏度最优为30～60g/mL，适合使用的聚苯醚树脂为PPO LXR045，或者PPO H粉和PPO 809粉。所述的聚苯乙烯树脂可为GPPS或HIPS，熔融指数为2～8g/10min，优选为3～6g/10min。所述的热塑性弹性体为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物，适合使用的有KRATON的SEBS等。所述的碳纳米管是工业级别的多壁碳管(MWNT)，直径为10～50nm，长度为1～20μm，纯度＞85％，比表面积250～500m²/g。为了提高碳纳米管与聚苯醚树脂或者混合物的相容性，在组合物中加入一定比例的钛酸酯-石油醚液体混合物可实现此目的，所述的钛酸酯偶联剂是NTC 401、CT136或者JSC。为了提高产品的光、热稳定性能及加工性能，在组合物可以加入一些抗氧剂和稳定剂。抗氧剂可选择有机受阻酚类、胺类、亚磷酸酯类、硫醇类等抗氧剂，可为一种或两种或以上的混合，适合使用的抗氧剂有Irganox245。再将生成的主喂料和侧喂料分别导入双螺杆挤出机的主秤和辅秤，在聚合物树脂熔融状态下充分捏合后挤出、冷却、干燥、切粒，生成复合塑料。其中，从喂料口到模头各段的温度为：一区200-240度，二区240-260度，三区260-280度，四区280-310度，五区280-310度，六区280-300度，七区260-280度，八区260-280度，机头280-300度。螺杆的转速为220～300转/分。在均匀分散碳纳米管的同时，为了防止CNT在双螺杆挤出机中过剪切而导致性能的损失，因此设定剪切块占整个双螺杆挤出机的螺杆长度的20％。

在本发明实施例中还提供了一种注塑如上所述方法生成的复合塑料的方法，详述如下：

注塑机将如上所述方法生成的复合塑料进行注塑成型，可解决碳纳米管在聚合物树脂基体中的定向性问题。通过对加工温度、射出压力、射出速率、背压及模温的选择，最大化的降低因注塑而导致复合塑料导电率的损失。本发明实施例提供的碳纳米管/聚合物树脂在注塑过程中，一定的模温与背压的施加，及相对较高的加工温度和较低的射出速率对于解决碳纳米管的定向性问题非常重要。以碳纳米管/聚苯醚树脂的注塑为例，参数设定如下：加工温度260～330℃，模温60～140℃，背压0.5～1.5MPa，射出速率10～30mm/s。

众多的热塑性塑料或混合物可用于该发明的聚合物树脂，例如聚碳酸酯(PC)，聚丙烯(PP)，尼龙(PA)，聚砜(PSU)，聚芳砜(PES/PAS)，聚甲醛(POM)和任何含有上述聚合物树脂之一的混合物。下面以聚苯醚为实施例，通过下表来说明聚合物树脂基体的相对黏度与通过本发明实施例提供的方法生成的复合塑料的导电率的关系。

说明：PPO LXR045聚苯醚(相对黏度45g/mL)；PPO H粉(相对黏度42g/mL)；PPO 809粉(相对黏度38g/mL)。

由上表可知，制备的碳纳米管/聚苯醚复合塑料的导电率与聚合物树脂基体的相对黏度紧密相关，在一定的范围内，相对黏度越低越有利于碳纳米管在聚合物树脂中的均匀分散从而复合塑料得到良好的导电性能。同时，由于碳纳米管添加量较少，3个配方都保持甚至提高了PPO树脂的机械性能。

在本发明实施例中，先将真空干燥后的碳纳米管在高速搅拌机中进行初步分散，再浇入或者喷入偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物同时进行多次搅拌以实现碳纳米管的良好分散以及表面处理，确保碳纳米管与聚合物树脂的相容性，在每次浇入或者喷入与石油醚稀释剂的液体混合物完毕后先搅拌3～8分钟，再停止搅拌1～3分钟，有效的防止搅拌机温度过高而导致不必要的副作用，并且在制备复合塑料的过程中，设定剪切块占整个螺杆长度的20～30％，有效地防止CNT在双螺杆挤出机中过剪切而导致性能的损失，并且在注塑成型的过程中设定特定的参数，解决碳纳米管在聚合物树脂中的定向性问题，利用本发明实施例中的方法制备成的复合塑料具有优良导电率，可应用于半导体领域，比如集成电路、晶片、精密电子元件和IC及LCD托盘的制造；计算机领域，比如可擦写存储驱动器的制造与计算机读写头的保护；汽车领域，包括快速连接器、过滤器之类的汽车供油管路零部件中的内部阻隔层，燃料管路连接器的O型圈，汽车挡泥板中模塑件，及借助导电性能进行的静电覆盖以及电磁屏蔽方面的高性能免喷涂手机摄像头和各类电器外壳的制造。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种碳纳米管的表面处理方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

将真空干燥后的碳纳米管在高速搅拌机中搅拌10～15分钟；

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分3～5次浇入或喷入偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物在碳纳米管中，每次浇入或喷入所述偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物在碳纳米管中后，先搅拌3～8分钟，再停止搅拌1～3分钟的步骤具体为：

分3～5次雾化喷入偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物在碳纳米管中，每次雾化喷入所述偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物在碳纳米管中后，先搅拌3～8分钟，再停止搅拌1～3分钟。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偶联剂是钛酸酯偶联剂，所述偶联剂与石油醚的液体混合物与碳纳米管的重量比是：偶联剂与石油醚的液体混合物2～0.1份，碳纳米管10～0.8份。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偶联剂与石油醚的液体混合物与碳纳米管的重量比是：偶联剂与石油醚的液体混合物1～0.2份，碳纳米管5～1.5份。

5、一种利用如权利要求1所述的表面处理方法处理后的碳纳米管制备复合塑料的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述双螺杆挤出机将所述侧喂料与所述主喂料在熔融状态下充分捏合后共同挤出、冷却、干燥、切粒，生成复合塑料的步骤之前，所述方法还包括下述步骤：

设定剪切块占所述双螺杆挤出机的螺杆长度的20～30％。

7、如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述将表面处理后的碳纳米管与重量比为1∶1～3的聚合物树脂在高速搅拌机中搅拌5～15分钟，混合制成侧喂料，其它组分均匀混合制成主喂料的步骤中，所述聚合物树脂是聚苯醚，其中高速搅拌机中组合物的重量比为聚苯醚30～80份，聚苯乙烯树脂46～16份，热塑性弹性体10～3份，钛酸酯与石油醚的混合物2～0.1份，稳定剂、抗氧剂2～0.1份，碳纳米管10～0.8份。

8、如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述将表面处理后的碳纳米管与重量比为1∶1～3的聚合物树脂在高速搅拌机中搅拌5～15分钟，混合制成侧喂料，其它组分均匀混合制成主喂料的步骤中，所述聚合物树脂是聚苯醚，其中高速搅拌机中组合物的重量比为聚苯醚45～75份，聚苯乙烯树脂40～20份，热塑性弹性体8～3份，钛酸酯与石油醚的混合物1～0.2份，稳定剂、抗氧剂1～0.3份，碳纳米管5～1.5份。

9、如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述聚苯醚的相对黏度是30～60g/mL，所述的聚苯乙烯树脂的熔融指数为3～6g/10min，所述的热塑性弹性体为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物。

10、一种对如权利要求5所述的方法制备的复合塑料进行注塑的方法，其特征在于，注塑机对所述复合塑料进行注塑成型时的加工温度是260～330℃，模温是60～140℃，背压是0.5～1.5MPa，射出速率是10～30mm/s。