CN115259140A - 一种单壁碳纳米管的高效分散方法 - Google Patents
一种单壁碳纳米管的高效分散方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115259140A CN115259140A CN202210941929.9A CN202210941929A CN115259140A CN 115259140 A CN115259140 A CN 115259140A CN 202210941929 A CN202210941929 A CN 202210941929A CN 115259140 A CN115259140 A CN 115259140A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- walled carbon
- dispersion
- monomer
- carbon nanotube
- acrylate
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/168—After-treatment
- C01B32/174—Derivatisation; Solubilisation; Dispersion in solvents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/159—Carbon nanotubes single-walled
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2202/00—Structure or properties of carbon nanotubes
- C01B2202/20—Nanotubes characterized by their properties
- C01B2202/28—Solid content in solvents
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种单壁碳纳米管的高效分散方法,首先将单壁碳纳米管浸润在醇类或者醇醚类溶剂中,随后与其他功能单体原位聚合形成浸润有单壁碳纳米管的预分散体;进一步经三辊研磨获得初级分散体,并将有机溶剂挥发除去;最后用水稀释至指定浓度,经高压均质机获得最终单壁碳纳米管水性分散液。由于本发明采用高渗透溶剂浸润与可聚合分散剂单体原位聚合相结合的工艺,可聚合小分子单体中的功能基团能够使单体分子充分进入单壁碳纳米管团聚管束间,并经后续原位聚合获得良好的空间阻隔效应,经过三辊研磨和高压均质多级分散工艺,可获得高浓度低粘度单壁碳纳米管水性分散液,较传统直接研磨或均质分散工艺具有效率高、产物均一性好的显著优势。
Description
技术领域
本发明涉及新材料技术领域,具体是一种单壁碳纳米管的高效分散方法。
背景技术
单壁碳纳米管是由单层石墨片卷曲的一维管状纳米材料,由完美的sp2杂化共价键构成,具有超强的力学强度、超高的热导率、超高的载流能力等突出的综合性能,是一种优异的功能填料和改性剂。但由于单壁碳纳米管比表面积大,再加之超大的长径比,其状态大多以管束团聚体存在,无法充分发挥其单根碳纳米管的优异性能,因此高效分散技术一直是单壁碳纳米管走向应用的关键瓶颈。
单壁碳纳米管水性分散液的常规制备方法包括共价修饰法和非共价修饰法。在单壁碳纳米管表面采用共价方式将亲水基团接枝在单壁碳纳米管表面,能够显著提高其亲水性,有助于获得稳定的分散效果。中国发明专利CN201310578266.X公开了一种碳纳米管表面改性及分散方法,采用强碱和双氧水的混合溶液在室温下浸泡碳纳米管,在单宁酸水溶液改性溶液中超声波处理,使得碳纳米管表面枝接了单宁酸,在水和有机溶剂中具有良好的分散性能和稳定性,避免了常用的混酸高温处理碳纳米管。中国发明专利CN201310717024.4公开了一种单壁碳纳米管均匀分散的方法,利用紫外光机将单壁碳纳米管表面附着的小分子物质,易分解有机物质等氧化分解或改变其在单壁碳纳米管表面的形态,然后控制强酸性物质使碳纳米管功能化的条件使活性较大的依附在碳纳米管表面的碳质副产物等被羧基化,可使得完整的碳纳米管表面嫁接了功能化的基团,实现了单壁碳纳米管的可溶性。中国发明专利CN202111579568.X公开了一种纳米材料的分散方法,将碳纳米管在超强酸和氧化剂混合溶液中处理,获得表面丰富含氧基团,搅拌分散即可得到纳米材料分散液。但共价修饰碳纳米管表面普遍带来对其结构的破坏,尤其对其导电性和力学性能具有极大的负面影响,且大部分工艺需要使用强酸强碱高温长时间处理等工艺,在实际产业化应用中较少采用。
非共价修饰单壁碳纳米管制备分散液是当前普遍采用的手段,其严重依赖高效分散剂的使用。目前大量研究发现含有许多表面活性剂均具有一定的分散能力,辅助超声波、纳米研磨或者高压均质等手段,均能获得浓度相对降低的单壁碳纳米管分散液。中国发明专利CN202110093476.4公开了以一种单壁碳纳米管导电浆料的制备方法、锂离子电池负极材料及其制备方法,将单壁碳纳米管、分散剂和去离子水,采用管线式设备进行预分散处理,继而采用高压分散手段,得到单壁碳纳米管导电浆料。但非共价分子修饰单壁碳纳米管过程中,由于惰性的C-C键与表面活性剂功能基团相互作用力弱,且单壁碳纳米管形成紧密的管束团聚体,在大表面张力溶剂(如:水)中很难充分浸润,只能采用表面活性剂的稀溶液才能获得相对充分浸润。虽然很多有机溶剂均对碳纳米管具有良好的浸润性,但由于溶剂对分散剂也具有更高的溶解性,很容易导致作用于碳纳米管表面的分散剂被溶解脱离,造成碳纳米管分散液析出再次成为团聚体,这也是在非极性溶剂相中分散单壁碳纳米管的根本难题。但水性分散却又受制于水的表面张力过大,难以浸润疏水的碳纳米管表面,必须使用高浓度分散剂才能克服。因此,制备高浓度的单壁碳纳米管水性分散液依然存在很多技术难点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单壁碳纳米管的高效分散方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种单壁碳纳米管的高效分散方法,其方法步骤如下:
步骤一:将单壁碳纳米管浸润在醇类或者醇醚类溶剂中,加入单体原位制备得到浸润单壁碳纳米管的可聚合分散剂水性单体A;
步骤二:将可聚合分散剂水性单体A与其他功能单体经原位聚合形成的预分散体B;
步骤三:将预分散体B经三辊研磨分散,并进一步将有机溶剂挥发除去,获得初级分散体C;
步骤四:将初级分散体C用水稀释至指定浓度,经高压均质机获得最终单壁碳纳米管水性分散液D。
作为本发明进一步的方案:所述步骤一中所述醇类醇类或者醇醚类溶剂可以是甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯等的任意一种或者混合物。
作为本发明再进一步的方案:所述步骤一中所述可聚合分散剂水性单体A的制备工艺步骤为:步骤一:将烯丙基缩水甘油醚溶解于浸润有单壁碳纳米管的醇类溶剂中,经高速乳化机剪切1-2小时候后,静置浸泡6-24小时;步骤二:随后开启反应器搅拌桨,调至速度50-500转/分钟,缓慢升温至60-90℃,滴加亚硫酸氢钠水溶液;步骤三:滴加完毕之后保温反应1-3小时,获得可聚合分散剂水性单体;其中烯丙基缩水甘油醚和亚硫酸氢钠摩尔比例为1:(1.0~1.5)。
作为本发明再进一步的方案:所述步骤二中所述预分散体B中单体组分比例为,其中单壁碳纳米管与单体总量的质量比为1:(1-5):
作为本发明再进一步的方案:所述丙烯酰胺类单体可以是丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的任意一种和组合,丙烯酸类单体可以是丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸全氟烷基酯、丙烯酸羟乙基磷酸酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢呋喃甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸已酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯等中的至少1种组成;所述引发剂可是过硫酸钠、过硫酸钾等任意一种。
作为本发明再进一步的方案:所述步骤二中所述预分散体B制备工艺步骤如下:
步骤一:将前述制备的浸润有单壁碳纳米管的可聚合分散剂水性单体A注入反应釜中,搅拌速度开至50-500转/分钟,逐渐升温至60-90℃;
步骤二:将苯乙烯单体、丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体与醇类或醇醚类溶剂混合,引发剂溶解于水中,分别从两个加料口向反应釜滴加,滴加结束后保温反应1-3小时;
步骤三:反应结束后,用中和剂将pH数值调至7左右,获得预分散体B。
作为本发明再进一步的方案:所述中和剂可以是氨水、二乙醇胺,N,N-二甲基乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、三乙醇胺等的任意一种。
作为本发明再进一步的方案:所述步骤三中所述三辊研磨分散中,辊间距从100微米到1微米逐级研磨,逐渐研磨至预分散体B的刮板细度5微米以下;随后采用减压蒸馏或者烘烤蒸发将有机溶剂除去,蒸馏或蒸发温度60-120℃,获得初级分散体C。
作为本发明再进一步的方案:所述步骤四中所述单壁碳纳米管分散液中单壁碳纳米管浓度0.05-0.8%,初级分散体C加水稀释后,经高速分散机搅拌充分溶解后即可开始高压均质分散,均质压力50-200MPa,均质2-10次即可获得分散均匀的单壁碳纳米管水性分散液D。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、利用可聚合分散剂单体小分子中的功能基团与单壁碳纳米管的分子间作用力,辅助以高渗透溶剂中,小分子单体能够充分浸润单壁碳纳米管团聚体,并在后续聚合之后形成稳定的空间位阻作用,使单壁碳纳米管获得良好的分散性;
2、可聚合分散剂采用溶剂体系中均相聚合,避免非水溶性单体需要乳化导致难以浸润碳纳米管的不足,可以充分使功能单体与碳纳米管表面接触,原位聚合成均匀混合的分散剂;
3、可聚合分散剂长链端部中引入基于派-派相互作用对碳纳米管具有良好分子间作用力的苯环、环氧等基团,并辅助酰胺基、羟基等水性化基团,获得良好的水相分散能力;
4、三辊研磨与高压均质相互配合的多级分散工艺,能够充分发挥各阶段分散优势,实现初级分散向纳米分散过渡,获得更高的分散效率。
附图说明
图1为单壁碳纳米管的高效分散方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本发明实施例中,一种单壁碳纳米管的高效分散方法,其方法步骤如下:
步骤一:将单壁碳纳米管浸润在醇类或者醇醚类溶剂中,加入单体原位制备得到浸润单壁碳纳米管的可聚合分散剂水性单体A;
步骤二:将可聚合分散剂水性单体A与其他功能单体经原位聚合形成的预分散体B;
步骤三:将预分散体B经三辊研磨分散,并进一步将有机溶剂挥发除去,获得初级分散体C;
步骤四:将初级分散体C用水稀释至指定浓度,经高压均质机获得最终单壁碳纳米管水性分散液D;
所述步骤一中所述醇类醇类或者醇醚类溶剂可以是甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯等的任意一种或者混合物;
所述步骤一中所述可聚合分散剂水性单体A的制备工艺步骤为:
步骤一:将烯丙基缩水甘油醚溶解于浸润有单壁碳纳米管的醇类溶剂中,经高速乳化机剪切1-2小时候后,静置浸泡6-24小时;步骤二:随后开启反应器搅拌桨,调至速度50-500转/分钟,缓慢升温至60-90℃,滴加亚硫酸氢钠水溶液;步骤三:滴加完毕之后保温反应1-3小时,获得可聚合分散剂水性单体;其中烯丙基缩水甘油醚和亚硫酸氢钠摩尔比例为1:(1.0~1.5);
所述步骤二中所述预分散体B中单体组分比例为,其中单壁碳纳米管与单体总量的质量比为1:(1-5):
其中
丙烯酰胺类单体可以是丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的任意一种和组合;
丙烯酸类单体可以是丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸全氟烷基酯、丙烯酸羟乙基磷酸酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢呋喃甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸已酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯等中的至少1种组成;
所述引发剂可是过硫酸钠、过硫酸钾等任意一种;
所述步骤二中所述预分散体B制备工艺步骤如下:
步骤一:将前述制备的浸润有单壁碳纳米管的可聚合分散剂水性单体A注入反应釜中,搅拌速度开至50-500转/分钟,逐渐升温至60-90℃;
步骤二:将苯乙烯单体、丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体与醇类或醇醚类溶剂混合,引发剂溶解于水中,分别从两个加料口向反应釜滴加,滴加结束后保温反应1-3小时;
步骤三:反应结束后,用中和剂将pH数值调至7左右,获得预分散体B;
其中所述中和剂可以是氨水、二乙醇胺,N,N-二甲基乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、三乙醇胺等的任意一种;
所述步骤三中所述三辊研磨分散中,辊间距从100微米到1微米逐级研磨,逐渐研磨至预分散体B的刮板细度5微米以下;随后采用减压蒸馏或者烘烤蒸发将有机溶剂除去,蒸馏或蒸发温度60-120℃,获得初级分散体C;
所述步骤四中所述单壁碳纳米管分散液中单壁碳纳米管浓度0.05-0.8%,初级分散体C加水稀释后,经高速分散机搅拌充分溶解后即可开始高压均质分散,均质压力50-200MPa,均质2-10次即可获得分散均匀的单壁碳纳米管水性分散液D。
实施例1
将烯丙基缩水甘油醚溶解于浸润有单壁碳纳米管的异丙醇中,经高速乳化机剪切1小时候后,静置浸泡12小时;随后开启反应器搅拌桨,调至速度200转/分钟,缓慢升温至80℃,滴加亚硫酸氢钠水溶液,滴加完毕之后保温反应1小时,获得可聚合分散剂水性单体A。其中烯丙基缩水甘油醚和亚硫酸氢钠摩尔比例为1:1.05。
将前述制备的浸润有单壁碳纳米管的可聚合分散剂水性单体A注入反应釜中,搅拌速度开至200转/分钟,逐渐升温至80℃;将单体与异丙醇混合,过硫酸钠引发剂溶解于水中,分别从两个加料口向反应釜滴加,滴加结束后保温反应1小时;反应结束后,用N,N-二甲基乙醇胺将pH数值调至7左右,获得预分散体B。预分散体B中单体组分比例为,其中单壁碳纳米管与单体总量的质量比为1:2,各单体比例如下:
随后上三辊研磨机进行三辊研磨,辊间距从100微米到1微米逐级研磨,逐渐研磨至预分散体B的刮板细度5微米以下;采用减压蒸馏将有机溶剂除去,蒸馏温度60℃,获得初级分散体C。补充去离子水,将初级分散体C中单壁碳纳米管浓度调至0.3%,经高速分散机剪切搅拌充分溶解后,开始高压均质分散,均质压力50-150MPa,逐级增加压力至150MPa,最高压力均质3次即可获得分散均匀的单壁碳纳米管水性分散液D。水性分散液采用溶液稀释法将一滴分散液滴入水中,观察其扩散过程,目测观察无明显颗粒显示为合格。采用激光粒度仪进一步测试,D50平均粒径~2微米。采用旋转粘度计测试分散液粘度,粘度7cP。
实施例2
将烯丙基缩水甘油醚溶解于浸润有单壁碳纳米管的乙二醇丁醚中,经高速乳化机剪切1小时候后,静置浸泡12小时;随后开启反应器搅拌桨,调至速度200转/分钟,缓慢升温至90℃,滴加亚硫酸氢钠水溶液,滴加完毕之后保温反应1小时,获得可聚合分散剂水性单体A。其中烯丙基缩水甘油醚和亚硫酸氢钠摩尔比例为1:1.5。
将前述制备的浸润有单壁碳纳米管的可聚合分散剂水性单体A注入反应釜中,搅拌速度开至200转/分钟,逐渐升温至90℃;将单体与乙二醇丁醚混合,过硫酸钠引发剂溶解于水中,分别从两个加料口向反应釜滴加,滴加结束后保温反应1小时;反应结束后,用N,N-二甲基乙醇胺将pH数值调至7左右,获得预分散体B。预分散体B中单体组分比例为,其中单壁碳纳米管与单体总量的质量比为1:5,各单体比例如下:
随后上三辊研磨机进行三辊研磨,辊间距从100微米到1微米逐级研磨,逐渐研磨至预分散体B的刮板细度5微米以下;采用减压蒸馏将有机溶剂除去,蒸馏温度80℃,获得初级分散体C。补充去离子水,将初级分散体C中单壁碳纳米管浓度调至0.8%,经高速分散机剪切搅拌充分溶解后,开始高压均质分散,均质压力50-150MPa,逐级增加压力至150MPa,最高压力均质3次即可获得分散均匀的单壁碳纳米管水性分散液D。水性分散液采用溶液稀释法将一滴分散液滴入水中,观察其扩散过程,目测观察无明显颗粒显示为合格。采用激光粒度仪进一步测试,D50平均粒径~2微米。采用旋转粘度计测试分散液粘度,粘度20cP。
实施例3
将烯丙基缩水甘油醚溶解于浸润有单壁碳纳米管的乙醇中,经高速乳化机剪切1小时候后,静置浸泡12小时;随后开启反应器搅拌桨,调至速度200转/分钟,缓慢升温至60℃,滴加亚硫酸氢钠水溶液,滴加完毕之后保温反应1小时,获得可聚合分散剂水性单体A。其中烯丙基缩水甘油醚和亚硫酸氢钠摩尔比例为1:1.2。
将前述制备的浸润有单壁碳纳米管的可聚合分散剂水性单体A注入反应釜中,搅拌速度开至200转/分钟,逐渐升温至60℃;将单体与乙醇混合,过硫酸钠引发剂溶解于水中,分别从两个加料口向反应釜滴加,滴加结束后保温反应1小时;反应结束后,用氢氧化钠溶液将pH数值调至7左右,获得预分散体B。预分散体B中单体组分比例为,其中单壁碳纳米管与单体总量的质量比为1:1,各单体比例如下:
随后上三辊研磨机进行三辊研磨,辊间距从100微米到1微米逐级研磨,逐渐研磨至预分散体B的刮板细度5微米以下;采用减压蒸馏将有机溶剂除去,蒸馏温度60℃,获得初级分散体C。补充去离子水,将初级分散体C中单壁碳纳米管浓度调至0.05%,经高速分散机剪切搅拌充分溶解后,开始高压均质分散,均质压力50-150MPa,逐级增加压力至150MPa,最高压力均质1次即可获得分散均匀的单壁碳纳米管水性分散液D。水性分散液采用溶液稀释法将一滴分散液滴入水中,观察其扩散过程,目测观察无明显颗粒显示为合格。采用激光粒度仪进一步测试,D50平均粒径~2微米。采用旋转粘度计测试分散液粘度,粘度1.5cP。
对比例1
对比例配方与实施例相同,差异在于单壁碳纳米管与分散剂未经原位聚合,聚合和后生成的分散剂溶解于水中,经过高速剪切后,开始高压均质分散,均质压力50-150MPa,逐级增加压力至150MPa,最高压力均质10次以上方可获得分散均匀的单壁碳纳米管水性分散液。
表1实施例和对比例分散效率对比
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种单壁碳纳米管的高效分散方法,其特征在于:其方法步骤如下:
步骤一:将单壁碳纳米管浸润在醇类或者醇醚类溶剂中,加入单体原位制备得到浸润单壁碳纳米管的可聚合分散剂水性单体A;
步骤二:将可聚合分散剂水性单体A与其他功能单体经原位聚合形成的预分散体B;
步骤三:将预分散体B经三辊研磨分散,并进一步将有机溶剂挥发除去,获得初级分散体C;
步骤四:将初级分散体C用水稀释至指定浓度,经高压均质机获得最终单壁碳纳米管水性分散液D。
2.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的高效分散方法,其特征在于:所述步骤一中所述醇类醇类或者醇醚类溶剂可以是甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯等的任意一种或者混合物。
3.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的高效分散方法,其特征在于:所述步骤一中所述可聚合分散剂水性单体A的制备工艺步骤为:步骤一:将烯丙基缩水甘油醚溶解于浸润有单壁碳纳米管的醇类溶剂中,经高速乳化机剪切1-2小时候后,静置浸泡6-24小时;步骤二:随后开启反应器搅拌桨,调至速度50-500转/分钟,缓慢升温至60-90℃,滴加亚硫酸氢钠水溶液;步骤三:滴加完毕之后保温反应1-3小时,获得可聚合分散剂水性单体;其中烯丙基缩水甘油醚和亚硫酸氢钠摩尔比例为1:(1.0~1.5)。
5.根据权利要求4所述的单壁碳纳米管的高效分散方法,其特征在于:所述丙烯酰胺类单体可以是丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的任意一种和组合,丙烯酸类单体可以是丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸全氟烷基酯、丙烯酸羟乙基磷酸酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢呋喃甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸已酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯等中的至少1种组成;所述引发剂可是过硫酸钠、过硫酸钾等任意一种。
6.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的高效分散方法,其特征在于:所述步骤二中所述预分散体B制备工艺步骤如下:
步骤一:将前述制备的浸润有单壁碳纳米管的可聚合分散剂水性单体A注入反应釜中,搅拌速度开至50-500转/分钟,逐渐升温至60-90℃;
步骤二:将苯乙烯单体、丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体与醇类或醇醚类溶剂混合,引发剂溶解于水中,分别从两个加料口向反应釜滴加,滴加结束后保温反应1-3小时;
步骤三:反应结束后,用中和剂将pH数值调至7左右,获得预分散体B。
7.根据权利要求6所述的单壁碳纳米管的高效分散方法,其特征在于:所述中和剂可以是氨水、二乙醇胺,N,N-二甲基乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、三乙醇胺等的任意一种。
8.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的高效分散方法,其特征在于:所述步骤三中所述三辊研磨分散中,辊间距从100微米到1微米逐级研磨,逐渐研磨至预分散体B的刮板细度5微米以下;随后采用减压蒸馏或者烘烤蒸发将有机溶剂除去,蒸馏或蒸发温度60-120℃,获得初级分散体C。
9.根据权利要求1所述的单壁碳纳米管的高效分散方法,其特征在于:所述步骤四中所述单壁碳纳米管分散液中单壁碳纳米管浓度0.05-0.8%,初级分散体C加水稀释后,经高速分散机搅拌充分溶解后即可开始高压均质分散,均质压力50-200MPa,均质2-10次即可获得分散均匀的单壁碳纳米管水性分散液D。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210941929.9A CN115259140B (zh) | 2022-08-08 | 2022-08-08 | 一种单壁碳纳米管的高效分散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210941929.9A CN115259140B (zh) | 2022-08-08 | 2022-08-08 | 一种单壁碳纳米管的高效分散方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115259140A true CN115259140A (zh) | 2022-11-01 |
CN115259140B CN115259140B (zh) | 2023-10-03 |
Family
ID=83749011
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210941929.9A Active CN115259140B (zh) | 2022-08-08 | 2022-08-08 | 一种单壁碳纳米管的高效分散方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115259140B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116425148A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-07-14 | 清华大学 | 一种排列整齐的单分散碳纳米管及其制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3321430A (en) * | 1961-05-05 | 1967-05-23 | Bayer Ag | Graft polymers and a process for the production of aqueous dispersions thereof |
CN101058417A (zh) * | 2007-04-06 | 2007-10-24 | 华东理工大学 | 导电聚苯胺衍生物表面改性的水分散性碳纳米管及制备方法 |
JP5789335B1 (ja) * | 2014-09-08 | 2015-10-07 | 明成化学工業株式会社 | 分散剤及び分散組成物 |
KR20150135090A (ko) * | 2014-05-22 | 2015-12-02 | 주식회사 엘지화학 | 탄소 나노 튜브의 제조 방법과, 탄소 나노 튜브의 분산 조성물 |
US20170298208A1 (en) * | 2016-02-16 | 2017-10-19 | Georgia Tech Research Corporation | Ordered Wrapping of Poly(Methyl Methacrylate) on Single Wall Carbon Nanotubes |
CN113912876A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-01-11 | 江西铜业技术研究院有限公司 | 一种改性丙烯酸树脂用碳纳米管母液及其制备方法 |
-
2022
- 2022-08-08 CN CN202210941929.9A patent/CN115259140B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3321430A (en) * | 1961-05-05 | 1967-05-23 | Bayer Ag | Graft polymers and a process for the production of aqueous dispersions thereof |
CN101058417A (zh) * | 2007-04-06 | 2007-10-24 | 华东理工大学 | 导电聚苯胺衍生物表面改性的水分散性碳纳米管及制备方法 |
KR20150135090A (ko) * | 2014-05-22 | 2015-12-02 | 주식회사 엘지화학 | 탄소 나노 튜브의 제조 방법과, 탄소 나노 튜브의 분산 조성물 |
JP5789335B1 (ja) * | 2014-09-08 | 2015-10-07 | 明成化学工業株式会社 | 分散剤及び分散組成物 |
US20170298208A1 (en) * | 2016-02-16 | 2017-10-19 | Georgia Tech Research Corporation | Ordered Wrapping of Poly(Methyl Methacrylate) on Single Wall Carbon Nanotubes |
CN113912876A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-01-11 | 江西铜业技术研究院有限公司 | 一种改性丙烯酸树脂用碳纳米管母液及其制备方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116425148A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-07-14 | 清华大学 | 一种排列整齐的单分散碳纳米管及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115259140B (zh) | 2023-10-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110343406B (zh) | 一种含氟硅烷改性氧化石墨烯及其制备方法和应用 | |
CN103554325B (zh) | 一种功能性中空聚合物微球的制备方法 | |
CN115259140B (zh) | 一种单壁碳纳米管的高效分散方法 | |
CN101575096B (zh) | 表面接枝乙烯基类高分子链的碳纳米管的制备方法 | |
CN109868654B (zh) | 一种水性环氧上浆剂及其制备方法 | |
CN109881486B (zh) | 一种超支化乳化剂及其制备方法 | |
CN110473653B (zh) | 高碳含量的碳纳米管导电浆料及其制备方法 | |
CN108018014A (zh) | 一种新型纳米银导电胶的制备方法 | |
CN108675286A (zh) | 高效剥离石墨粉制备功能化石墨烯的方法 | |
CN110085866B (zh) | 一种碳纳米管导电浆料及其制备方法和用途 | |
CN106957540B (zh) | 一种有效分散碳纳米管的方法 | |
CN110203918B (zh) | 氨基化石墨烯及其制备方法 | |
CN107383405A (zh) | 一种复合质子交换膜及其制备方法 | |
CN112430352A (zh) | 一种双网络交联包覆的聚苯胺/多壁碳纳米管复合导电填料及其制备方法 | |
CN110845913A (zh) | 一种反应型水性色浆及其制备方法 | |
CN101177254A (zh) | 一种亲水性碳纳米管及其制备方法 | |
CN111675883B (zh) | 一种水性环氧乳液及其制备方法 | |
CN108299579A (zh) | 一种石墨烯/纳米二氧化硅/聚苯乙烯杂化材料及其制备方法和应用 | |
CN114057182B (zh) | 一种纳米材料的分散方法 | |
CN105315473B (zh) | 壳聚糖纳米球的制备方法 | |
CN101328276B (zh) | 一种单壁碳纳米管-聚合物导电复合薄膜的制备方法 | |
CN107603347B (zh) | 水性纳米色浆分散剂及其制备方法 | |
CN111439946B (zh) | 一种尿素改性碳纳米管固井水泥浆及其制备方法 | |
CN1569956A (zh) | 一种纳米结构材料模板的制作方法 | |
CN110436447B (zh) | 一种胶状型石墨烯水性浆料及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |