CN102660112A

CN102660112A - 一种碳纳米管的二次处理方法

Info

Publication number: CN102660112A
Application number: CN2012101148702A
Authority: CN
Inventors: 朱文忠; 陶峰
Original assignee: DONGGUAN NAWEI ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: DONGGUAN NAWEI ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2012-09-12

Abstract

本发明公开了一种碳纳米管二次处理方法，该处理方法为，将碳纳米管与添加料混合，利用混合后得到的混合料进行造粒，得到含有碳纳米管的颗粒物，即纳米粉末状的碳纳米管实现以颗粒物状进行后续使用。本发明采用上述技术方案后，将生产出的碳纳米管粉末经过二次处理，得到含碳纳米管的颗粒，销售、运输、使用过程中，将直接使用该颗粒物，这样就可以避免销售运输使用中碳纳米管粉尘的对环境影响。同时，将碳纳米管造粒后，其在进行装袋过程中可以填充的更加充实，增加运输量，并且利于存储。

Description

一种碳纳米管的二次处理方法

技术领域：

本发明涉及碳纳米管技术领域，特指一种对碳纳米管进行二次处理的方法。

背景技术：

自1991年日本NEC公司发现了碳纳米管材料后，人们一直在研究这种材料在静电屏蔽、导电材料领域中的应用。碳纳米管是一种管状的纳米级石墨晶体，是单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管。碳纳米管具有非常良好的导线性，并且其还具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。当其管径大于6nm时，导电性能下降；当其管径小于6nm时，碳纳米管可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。

由于碳纳米管的良好导电性能，其目前已经被应用多许多领域，利用碳纳米管的性质可以制作出很多性能优异的复合材料。例如用碳纳米管材料增强的复合塑料材料，其力学性能优良、导电性好、耐腐蚀、屏蔽无线电波。使用水泥做基体的碳纳米管复合材料，具有耐冲击性好、防静电、耐磨损、稳定性高，不易对环境造成影响。碳纳米管增强陶瓷复合材料强度高，抗冲击性能好。另外，碳纳米管还可以被金属浸润、和金属形成金属基复合材料。

由上看出，目前的碳纳米管具有良好的应用前景，但是目前的碳纳米管在应用过程中存在一个难以克服的问题。虽然碳纳米管本身无毒性，但是由于碳纳米管的物理外形非常细小，其直径尺寸为纳米级，长度尺寸通常为微米级。所以在对碳纳米管运输、使用过程中容易产生碳纳米管粉尘。就目前的研究可以发现，人体的眼睛、皮肤在接触到碳纳米管以后容易产生不适。特别是如果直接吸入碳纳米管，由于碳纳米管的特性，其被人体吸入后，很难通过人体自身机能进行排泄或者代谢，可能出现尘肺病，甚至可能导致肺癌的形成。

另一个方面，目前的碳纳米管直接采用包装袋进行包装，由于碳纳米管的特性，其分子间的间隙较大，容置导致包装的体积较大(比如正常包装4公斤碳管的体积就有36升之大，相当于水的9倍)，增加运输成本。而在装袋、或者开袋过程中，容易形成粉尘，侵害使用者。

再者，使用碳纳米管时，将其添加如其他物质的过程中，非常不便。这同样是基于碳纳米管的特性堆积密度太小，轻，有一点空气紊流，就容易飘走，导致其难以计量，无法实现较精确的添加。

目前碳纳米管的生产者、销售者、使用者一般做的碳纳米管的母粒的浓度都在15％左右，浓度太小，经济上不划算，也可以说针对上述问题并无实质解决方案，目前唯一可行的方式就是规范作业流程，做好粉尘防护。但是这些都是无法直接根治碳纳米管粉尘的方式，本发明人一直致力于碳纳米管的应用，在实际应用过程中，经过不断思索，提出如下技术方案。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题就是克服目前碳纳米管所存在的不足，提供可采用便于运输、存储、使用，不会形成粉尘的碳纳米管二次处理方法。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种碳纳米管二次处理方法，该处理方法为，将碳纳米管与添加料混合，利用混合后得到的混合料进行造粒，得到含有高浓度碳纳米管的颗粒物，即纳米纤维状的碳纳米管实现以颗粒物为载体进行后续使用。

进一步而言，上述技术方案中，所述的添加料为：塑胶或粘结剂。

进一步而言，上述技术方案中，所述的添加料采用的粘结剂为：聚乙二醇，聚乙烯醇。

进一步而言，上述技术方案中，所述的添加料采用的塑胶为：聚对苯二甲酸类塑料、聚碳酸酯、聚丙烯、聚甲醛、聚醚酰亚、聚醚醚酮树脂、尼龙中的一种或者混合。

进一步而言，上述技术方案中，所述的添加料与碳纳米管的剂量质量百分比为：添加料：小于50％；碳纳米管：大于50％。

进一步而言，上述技术方案中，所述的添加料与碳纳米管的剂量质量百分比为：添加料：1-10％；碳纳米管：90-99％。

进一步而言，上述技术方案中，所述的颗粒物的直径为：0.5-5毫米。

本发明采用上述技术方案后，将生产出的碳纳米管经过二次处理，得到含碳纳米管的颗粒，销售、运输、使用过程中，将直接使用该颗粒物，这样就可以避免碳纳米管粉尘的产生。同时，将碳纳米管造粒后，其在进行装袋过程中可以填充的更加充实(相同体积的空间重量增加5倍以上)，增加运输量，并且利于存储。

另外，由于自身性能稳定，碳纳米管在造粒过程中不会出现对其性能造成影响的问题。

具体实施方式：

实施例一

采用的添加料是：聚乙二醇，聚乙烯醇。

添加料的质量比例为：10％。

碳纳米管的质量比例为：90％。

本实施例采用的聚乙二醇，其一种无毒、无刺激性，具有良好的水溶性，并与许多有机物组份有良好的相溶性的化学物质。由于聚乙二醇具有优良的润滑性、保湿性、分散性、粘接剂、抗静电剂及柔软剂等，在化妆品、制药、化纤、橡胶、塑料、造纸、油漆、电镀、农药、金属加工及食品加工等行业中均有着极为广泛的应用。

另外，聚乙二醇对热稳定，与许多化学品之间不会产生反应、不水解、不变质、无毒、对眼睛和皮肤无明显刺激，所以本用于本实施例中作为粘接剂。

本实施例采用的聚乙烯醇，白色片状、絮状或粉末状固体，无味。溶于水，不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。微溶于二甲基亚砜。聚乙烯醇是重要的化工原料，用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼纶合成纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂等。本用于本例子起联合联合粘结剂的作用。

处理过程如下，将聚乙烯醇和聚乙二醇按比例配合，制成混合物A，将该混合物A和碳纳米管倒入造丸机的料槽内，令二者充分的混合，然后，通过造丸机的推进装置将混合后的原料推入造丸机的螺旋挤压机构中，最后被挤出、切割形成颗粒物。最后得到直径在1-5毫米的颗粒物。如果需要将颗粒物制成圆球形，可通过造丸机中的高速搓丸装置将其搓成球形。

本实施例中造丸机可采用YUJ-16、17型系列制丸机，其可以制作直径在10毫米以下的圆形球丸，通常被用于医药行业制作药丸。

本实施例中所采用的聚乙二醇根据其分子量的大小，其用途有相对差别，通常有聚乙二醇200、聚乙二醇300、聚乙二醇4000等等，其中的数字表示其平均分子量。本实施例中，优先聚乙二醇200、聚乙二醇300，其具有较好的溶解性，浸润性，本实施例中应用的是他的溶解浸润性。

本实施例采用的是聚乙烯醇是白色片状、絮状或粉末状固体，无味。溶于水，不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。微溶于二甲基亚砜。聚乙烯醇是重要的化工原料，用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼纶合成纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂等。本实施例中应该用的是粘结剂的用途。

因为聚乙二醇和聚乙烯醇在受热很容易分解，分解后产物仅仅是一氧化碳，二氧化碳和水，对环境不产生污染，绿色环保。

本实施例中，混合物A与碳纳米管之间的质量百分比为基本无限制，但是如果颗粒物种碳纳米管的含量少于50％，就没有意义，所以，通常可以设定混合物A的含量小于50％；碳纳米管含量大于50％。一般较为优先使用的比为：碳纳米管含量为90-99％。

通过本实施例处理后得到的颗粒物可以作为碳纳米管原材料使用，使用过程中根据颗粒物中碳纳米管的含量，适当调整原料加入量即可。由于作为粘结剂的混合物正常情况下化学性质稳定，不会与其他材料产生反应，不会改变碳纳米管本身特性。因为在后面添加到聚合物的应用过程，都是加热熔融的过程，所以，通过加热和抽真空装置，很方便的把该部分混合物和该部分混合物热分解后的产物抽走，不带到后面产品的体系中。另外，通过二次处理，得到含碳纳米管的颗粒，销售、运输、使用过程中，将直接使用该颗粒物，这样就可以避免碳纳米管粉尘的产生。同时，将碳纳米管造粒后，其在进行装袋过程中可以填充的更加充实，增加运输量，并且利于存储。另外，由于颗粒物中碳纳米管的含量是确定的，使用者在添加过程中，可以非常方便的进行计量。

实施例二

采用的添加料是：聚对苯二甲酸类塑料(PET)。

添加料的质量比例为：10％。

碳纳米管的质量比例为：90％。

本实施例采用的是聚对苯二甲酸类塑料，简称PET塑料。PET塑料具有很好稳定性、耐侯性及电绝缘性，并且PE无毒、质量轻，通常作为食品级塑料使用。

本实施例的处理过程如下，将PET物料和碳纳米管倒入加热搅拌机中，PET熔融，同时将碳纳米管粘接，并且PET与碳纳米管均匀混合，然后将熔融的原料注入造丸机中，挤出、切割形成颗粒物。最后得到直径在1-5毫米的颗粒物。

由于本实施例中添加料为PET，所以通过本实施例得到的颗粒物在应用时，主要应用在塑胶内产品中。例如在制作含碳纳米管的塑胶片材中，就可以加入适当剂量的本实施例制作的颗粒物。

另外，上述的PET材料还可以是聚碳酸酯、聚丙烯、聚甲醛、聚醚酰亚、聚醚醚酮树脂、尼龙中的一种或者混合。

Claims

1.一种碳纳米管二次处理方法，其特征在于：该处理方法为，将碳纳米管与添加料混合，利用混合后得到的混合料进行造粒，得到含有碳纳米管的颗粒物，即纳米纤维状的碳纳米管实现以颗粒物为载体进行后续使用。

2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管的二次处理方法，其特征在于：所述的添加料为：塑胶或粘结剂。

3.根据权利要求2所述的一种碳纳米管的二次处理方法，其特征在于：所述的添加料采用的粘结剂为：聚乙二醇，聚乙烯醇。

4.根据权利要求3所述的一种碳纳米管的二次处理方法，其特征在于：所述的添加料采用的塑胶为：聚对苯二甲酸类塑料、聚碳酸酯、聚丙烯、聚甲醛、聚醚酰亚、聚醚醚酮树脂、尼龙中的一种或者混合。

5.根据权利要求2所述的一种碳纳米管的二次处理方法，其特征在于：所述的添加料与碳纳米管的剂量质量百分比为：

添加料：小于50％；碳纳米管：大于50％。

6.根据权利要求5所述的一种碳纳米管的二次处理方法，其特征在于：所述的添加料与碳纳米管的剂量质量百分比为：

添加料：1-10％；碳纳米管：90-99％。

7.根据权利要求1所述的一种碳纳米管的二次处理方法，其特征在于：所述的颗粒物的直径为：1-5毫米。