CN101607705B - 一种碳纳米管分散方法 - Google Patents
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Abstract
一种碳纳米管分散方法,具体为:将碳纳米管与陶瓷粉加入处于熔融状态的有机粘结剂中得到喂料,对喂料进行剪切,剪切后去除喂料中的有机粘结剂得到均匀分散的碳纳米管。本发明有效打开碳纳米管纠缠团聚体,剪断长的碳纳米管,得到均匀分散的碳纳米管;操作方法简单,效率高,为碳纳米管真正应用于复合材料等领域创造了条件。
Description
技术领域
本发明涉及碳纳米管领域,特别是涉及一种碳纳米管分散方法。
背景技术
碳纳米管具有优异的物理、力学性能,是制备复合材料的理想增强相,但是碳纳米管独特的纠缠、团聚形态严重制约其优异性能的发挥,如图1所示。因此,如何获得长度适合,均匀分散的碳纳米管成为制备碳纳米管复合材料的关键技术。
目前,公知的分散方法有:球磨、超声波震荡、添加分散剂、强酸化学处理、过滤、共混等。这些方法对于未纠缠的碳纳米管有良好的剪断、分散效果,但对于纠缠的碳纳米管团聚体效果不明显,反而会使这些团聚体更加密实,不利于剪断分散。这些纠缠团聚体在复合材料中形成缺陷,严重影响材料性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳纳米管分散方法,有效打开碳纳米管纠缠团聚体,剪断长的碳纳米管,得到均匀分散的碳纳米管。
一种分散碳纳米管的方法,具体为:将碳纳米管与陶瓷粉加入处于熔融状态的有机粘结剂中得到喂料,对喂料进行剪切,剪切后去除喂料中的有机粘结剂得到均匀分散的碳纳米管。
所述喂料中的碳纳米管、陶瓷粉和粘结剂的质量百分比依次为0~80%、10~80%、10~80%。
作为改进,采用挤出机对喂料进行剪切。
本发明的技术效果体现在:本发明以有机粘结剂为介质,在介质熔融状态下,将碳纳米管与陶瓷粉混合其中得到喂料,喂料熔融状态下通过挤出机进行剪切。剪切过程中,相对剪切运动的陶瓷粉体可以进入、穿过、打散碳纳米管的纠缠团聚体,同时剪断长的碳纳米管;另一方面熔体的层流剪切作用也有打散、剪断碳纳米管的效果;熔融介质的位阻效应能有效的阻止碳纳米管进一步团聚,保持碳纳米管的均匀分散状态。得到碳纳米管均匀分散的喂料,可以直接用于注射成型工艺;或者去除粘结剂,得到碳纳米管-陶瓷复合粉体,直接用于制备碳纳米管-陶瓷复合材料。
附图说明
图1为原始碳纳米管纠缠团聚体形貌,图1(a)为碳纳米管团聚体形貌,图1(b)为碳纳米管团聚体表面形貌。
图2为经过剪切挤出后碳纳米管-陶瓷复合粉体的微观形貌,图2(a)为碳纳米管在陶瓷粉中分布状态图,图2(b)为碳纳米管团聚体被分散效果图。
具体实施方式
实例一
以石蜡为粘结剂,粘结剂、碳纳米管、陶瓷粉按质量比为14∶1∶85。将10g多壁碳纳米管和850g氧化铝粉缓慢加入140g的熔融(90℃)粘结剂中,制得1000g喂料。90℃下,将喂料放入单螺杆挤出机中挤出剪切。将挤出的喂料在300℃脱脂炉中除去粘结剂,得到碳纳米管-氧化铝复合粉,如图2所示。
实例二
以质量比1∶1的石蜡和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为粘结剂,粘结剂、碳纳米管、陶瓷粉按质量比为40∶50∶10。将500g单壁碳纳米管和100g氧化锆粉缓慢加入400g的熔融(120℃)粘结剂中,制得1000g喂料。120℃下,将喂料放入双螺杆挤出机中挤出剪切。将挤出的喂料在400℃脱脂炉中除去粘结剂,得到碳纳米管-氧化锆复合粉。
实例三
以石蜡为粘结剂,质量比为1∶4的氧化铝和氧化锆为复合陶瓷粉。粘结剂、碳纳米管、陶瓷粉按质量比为60∶5∶45。将50g多壁碳纳米管和450g复合陶瓷粉缓慢加入600g的熔融(90℃)粘结剂中,制得1000g喂料。90℃下,将喂料放入单螺杆挤出机中挤出剪切。将挤出的喂料在300℃脱脂炉中除去粘结剂,得到碳纳米管-氧化铝-氧化锆复合粉。
Claims (2)
1.一种碳纳米管分散方法,具体为:将碳纳米管与陶瓷粉加入处于熔融状态的石蜡或石蜡和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)组成的混合物中得到喂料,对喂料进行剪切,剪切后去除喂料中的有机粘结剂得到均匀分散的碳纳米管。
2.如权利要求1所述的一种碳纳米管分散方法,其特征在于,采用挤出机进行剪切。
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