RO127397B1 - Procedeu de compatibilizare a nanotuburilor de carbon - Google Patents
Procedeu de compatibilizare a nanotuburilor de carbon Download PDFInfo
- Publication number
- RO127397B1 RO127397B1 ROA201000860A RO201000860A RO127397B1 RO 127397 B1 RO127397 B1 RO 127397B1 RO A201000860 A ROA201000860 A RO A201000860A RO 201000860 A RO201000860 A RO 201000860A RO 127397 B1 RO127397 B1 RO 127397B1
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- carbon nanotubes
- iii
- solution
- nanotubes
- ultrasound
- Prior art date
Links
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 28
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 14
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 claims abstract description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims abstract description 5
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims description 13
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims description 4
- 239000012154 double-distilled water Substances 0.000 claims description 4
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 3
- BRPNNYXZQLLLSN-UHFFFAOYSA-N sodium;dodecane Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCC[CH2-] BRPNNYXZQLLLSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 3
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract description 2
- 235000019333 sodium laurylsulphate Nutrition 0.000 abstract description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 abstract 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 abstract 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] Chemical compound OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229920000359 diblock copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N pyridine Substances C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
Invenția se referă la un procedeu de compatibilizare a nanotuburilor de carbon cu o matrice polimerică, în scopul realizării unei dispersii eficiente și a unei interacțiuni fizico-chimice corespunzătoare, în vederea obținerii unui material nanocompozit hibrid, multifuncțional. Astfel, prin aplicarea acestui procedeu, se potobține compozite polimerice ușoare, utilizate în domeniul transportului aerian, naval și terestru, înlocuind cu succes unele componente metalice (eleroane, came, panouri, uși etc.). Plăcile compozite cu matrice polimerice aditivate cu nanotuburi de carbon compatibilizate, și armate cu țesături de carbon și/sau Kevlarau performanțe mecanice, termice și electrice deosebite, și sunt folosite în construcția aeronavelor.
Sunt cunoscute metode de tratare a nanotuburilor de carbon prin modificarea structurii chimice și fizice a suprafeței acestora. Qinag Fu, Shaoming Huang și Lie Liu prezintă un procedeu în care se utilizează micelii inverse de polistiren-bloc-polivinil-piridină în toluen încărcat cu FeCI3, care au fost folosite pentru sinteza și realizarea de nanoclusteri de Fe2O3 cu diamante uniforme pe substraturi plate, cum sunt nanotuburile de carbon (Chemical Vapor Deposition of Single-Walled Carbon Nanotubes Catalized by Uniform Fe2O3 Nanoclusters Synthesized Using DiblockCopolymer Micelles-J. Phys. Chem. B 2004,108,6124-6129, Gross Chemistry Laboratory, Duke University, Box 90354, Durham, North Carolina 27708).
Aceste procedee au dezavantajul că modifică proprietățile inițiale ale nanotuburilor de carbon.
Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în stabilirea unui procedeu de compatibilizare a suprafețelor nanotuburilor de carbon pe cale chimică, astfel încât să poată forma dispersii bune și stabile, cu o matrice polimerică prestabilită.
Procedeul de compatibilizare a nanotuburilor de carbon cu un strat molecular de oxid de Fe(lll) are loc prin următoarele etape: se dispersează nanotuburi de carbon cu ajutorul unui agent tensioactiv anionic, constând din soluție 1% sulfat de dodecil sodiu, și se ultrasonează suspensia timp de 10 min, la o amplitudine de 40% a generatorului de ultrasunete, apoi se adaugă cantitativ soluție de clorură de Fe(lll) 1 M, sub agitare magnetică timp de 5 min, și se ultrasonează amestecul timp de 10 min, se adaugă apoi cantitativ o soluție amoniacală 1 M, până la obținerea unui pH de 8,5 slab bazic, se ultrasonează suspensia timp de 30 min la aceeași amplitudine a ultrasunetelor, se spală în trepte nanotuburile acoperite cu un strat molecular de oxid de Fe(lll) cu apă bidistilată, până se ajunge la un pH neutru de 5,5, se separă nanotuburile din soluție prin centrifugare la o viteză de 6000 rot/min, se spală nanotuburile acoperite în trepte cu apă bidistilată și alcool etilic absolut, se usucă în etuvă timp de 8 h la 443°C și, în final, se macină uscat și se depozitează.
Avantajele aplicării procedeului conform invenției constau în aceea că, prin aplicarea unui strat molecular de oxid de Fe(lll), se asigură păstrarea proprietăților inițiale ale nanotuburilor de carbon, și are ca efect obținerea unei bune dispersii într-o matrice polimerică. Aplicarea procedeului mai prezintă și următoarele avantaje:
- este simplă și nu implică metode chimice complicate;
- utilizează materiale ușor de procurat și ieftine;
- asigură o foarte bună aderență între nanotuburi și polimer;
- este o metodă ieftină și eficientă.
Se dă în continuare un exemplu de realizare a procedeului conform invenției, în legătură și cu fig. 1... 10, ce reprezintă (și în care CNT înseamnă nanotuburi de carbon, iar SDS este sulfat de dodecil sodiu):
- fig. 1, CNT-uri introduse în apă bidistilată;
- fig. 2, ultrasonarea amestecului format din CNT-uri în soluție 1% SDS;
- fig. 3, detaliu al vasului de ultrasonare;
- fig. 4, introducerea soluției 1 M clorură de Fe(lll);
RO 127397 Β1
- fig. 5, introducerea soluției 1 M de amoniac;1
- fig. 6, ultrasonarea suspensiei de CNT-uri acoperite;
- fig. 7, transvazarea suspensiei în cuvele de centrifugare;3
- fig. 8, introducerea cuvelor cu suspensie în centrifugă;
- fig. 9, CNT-urile acoperite, separate prin centrifugare;5
- fig. 10, uscarea CNT-urilor acoperite în etuvă.
Procedeul conform invenției se desfășoară prin următoarele etape:7
1. dispersia nanotuburilor de carbon cu ajutorul unui agent tensioactiv anionic, ce conține unul sau mai multe nuclee benzenice legate de gruparea hidrofilă, și ultrasonarea 9 suspensiei, în vederea ruperii aglomerărilor de nanotuburi de carbon;
2. adăugare cantitativă a primului precursor de obținere a stratului molecular de oxid 11 de Fe(lll), și ultrasonare în scopul difuziei acestuia la suprafața nanotuburilor de carbon;
3. adăugare cantitativă a celui de-al doilea precursor de obținere a stratului molecular 13 de oxid de Fe(lll), și ultrasonare în vederea difuziei acestuia la suprafața nanotuburilor de carbon;15
4. spălare în trepte a nanotuburilor acoperite cu particule de oxid de Fe(lll) cu apă bidistilată, până la un pH apropiat de neutru;17
5. separare prin centrifugare a nanotuburilor din soluție;
6. spălare în trepte a nanotuburilor acoperite cu alcool etilic absolut;19
7. uscare în etuvă;
8. măcinare uscată.21
Se prezintă în continuare un exemplu detaliat de aplicare a invenției, cu un agent tensioactiv anionic, în acord cu succesiunea etapelor și operațiilor descrise anterior, conform 23 fig. 1 ...10.
1. Se dispersează nanotuburile de carbon cu ajutorul unui agent tensioactiv constând25 din sulfat de dodecil sodiu (SDS) soluție 1%, și se ultrasonează timp de 10 min cu generatorul de ultrasunete BANDELIN HD3200, cu o amplitudine de 40%.27
2. Se adaugă cantitativ o soluție 1 M de clorură de Fe(lll), sub agitare magnetică timp de 5 min, și apoi se ultrasonează timp de 10 min cu generatorul de ultrasunete BANDELIN 29 HD3200, cu o amplitudine de 40%.
3. Se adaugă cantitativ o soluție amoniacală 1 M, până la atingerea unui pH = 8,5,31 și se ultrasonează timp de 30 min cu generatorul de ultrasunete BANDELIN HD3200, cu o amplitudine de 40%.33
4. Se spală în trepte cu apă bidistilată nanotuburile acoperite cu particule de oxid de
Fe(lll), până se atinge un pH = 5,5.35
5. Se separă nanotuburile din soluție prin centrifugare (la o viteză de centrifugare de
6000 rot/min).37
6. Se spală nanotuburile acoperite în trepte cu alcool etilic absolut.
7. Se usucă în etuvă timp de 8 h, la 443°K.39
8. Se macină uscat.
Claims (2)
1 Revendicare
3 Procedeu de compatibilizare a nanotuburilor de carbon cu un strat molecular de oxid de Fe(lll), caracterizat prin aceea că are loc prin următoarele etape: se dispersează 5 nanotuburi de carbon cu ajutorul unui agent tensioactiv anionic, constând din soluție 1 % sulfat de dodecil sodiu, și se ultrasonează suspensia timp de 10 min la o amplitudine de 40% a 7 generatorului de ultrasunete, apoi se adaugă cantitativ soluție de clorură de Fe(lll) 1 M, sub agitare magnetică timp de 5 min, și se ultrasonează amestecul timp de 10 min, se adaugă 9 cantitativ o soluție amoniacală 1 M, până la obținerea unui pH de 8,5 slab bazic, se ultrasonează suspensia timp de 30 min la aceeași amplitudine de ultrasunete, se spală în trepte 11 nanotuburile acoperite cu un strat molecular de oxid de Fe(lll), cu apă bidistilată, până se ajunge la un pH neutru de 5,5, se separă nanotuburile din soluție prin centrifugare la o viteză 13 de 6000 rot/min, se spală nanotuburile acoperite în trepte, cu apă bidistilată și alcool etilic absolut, se usucă în etuvă timp de 8 h la 443°C și, în final, se macină uscat și se depozitează.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201000860A RO127397B1 (ro) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | Procedeu de compatibilizare a nanotuburilor de carbon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201000860A RO127397B1 (ro) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | Procedeu de compatibilizare a nanotuburilor de carbon |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO127397A2 RO127397A2 (ro) | 2012-05-30 |
| RO127397B1 true RO127397B1 (ro) | 2016-02-26 |
Family
ID=46160454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201000860A RO127397B1 (ro) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | Procedeu de compatibilizare a nanotuburilor de carbon |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO127397B1 (ro) |
-
2010
- 2010-09-20 RO ROA201000860A patent/RO127397B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO127397A2 (ro) | 2012-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhao et al. | Green and high-efficiency production of graphene by tannic acid-assisted exfoliation of graphite in water | |
| Chen et al. | Constructing sacrificial bonds and hidden lengths for ductile graphene/polyurethane elastomers with improved strength and toughness | |
| Srasri et al. | Recovery potential of cellulose fiber from newspaper waste: An approach on magnetic cellulose aerogel for dye adsorption material | |
| Lin et al. | Hydrophobic and flexible cellulose aerogel as an efficient, green and reusable oil sorbent | |
| Wang et al. | Surface modified MXene Ti3C2 multilayers by aryl diazonium salts leading to large-scale delamination | |
| Kraytsberg et al. | Conveying advanced Li‐ion battery materials into practice the impact of electrode slurry preparation skills | |
| Cao et al. | Preparation of a novel magnetic cellulose nanocrystal and its efficient use for enzyme immobilization | |
| Yang et al. | A bioinspired capillary force‐induced driving strategy for constructing ultra‐low‐pressure separation membranes | |
| CN103087335B (zh) | 利用超支化聚乙烯制备石墨烯有机分散液的方法 | |
| CN103242684B (zh) | 二氧化硅包覆碳纳米管及其制备方法 | |
| Abkenar et al. | Fast removal of methylene blue from aqueous solution using magnetic-modified Fe 3 O 4 nanoparticles | |
| JP2013518017A (ja) | 脱バンドル化したナノチューブの分散および回収 | |
| Shi et al. | Preparation and enzymatic application of flower-like hybrid microcapsules through a biomimetic mineralization approach | |
| CN107051229A (zh) | 一种聚乙烯亚胺交联的氧化石墨烯/二氧化钛层状复合膜的制备方法及其用途 | |
| CN111717900B (zh) | 一种功能化氮化硼纳米片的机械剥离方法 | |
| CN106669608B (zh) | 一种氧化石墨烯包裹金属有机骨架材料及其制备方法 | |
| CN108439389A (zh) | 一种具有超材料性能的碳纳米管/石墨烯泡沫的制备方法 | |
| CN108726513A (zh) | 一种石墨烯分散液的制备方法 | |
| CN106362691A (zh) | 一种氧化石墨烯/分子筛复合吸附材料的制备方法 | |
| CN106512956B (zh) | 一种磁性石墨烯胶原复合吸附材料及其制备方法 | |
| CN101687645B (zh) | 碳纳米片的制造方法 | |
| CN103923329A (zh) | 一种超强度透明仿贝壳复合薄膜及其制备方法 | |
| Ou et al. | Highly mechanical nanostructured aramid-composites with gradient structures | |
| Zhang et al. | Monolayer polymerization of polyhedral oligomeric silsesquioxane on graphene oxide for highly efficient adsorption of β-lactoglobulin | |
| Li et al. | Synchronously enhanced storage stability and adsorption ability of MXene achieved by grafting polyethylenimine |