[發(fā)明專利]預(yù)分散碳納米管橡膠母粒的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310457717.4
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN104513410B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李巖;徐泗蛟;翟俊學(xué);馬云濤
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大展納米材料有限公司
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08L11/00;C08K13/06;C08K9/04;C08K7/00;C08K3/04;B29B9/06;B29B7/28;B29B7/72;C08L9/06;C08L9/00;C08J3/22
• 代理公司: 濟南舜源專利事務(wù)所有限公司37205
• 代理人: 徐槐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)分散碳納米管橡膠母粒的制備方法。?

背景技術(shù)

碳納米管的硬度或模量與金剛石相當(dāng)，楊氏模量約為1.8TPa；拉伸強度約為200GPa，是鋼的強度高100倍，重量卻只有后者的1/6到1/7。同時，碳納米管的彈性應(yīng)變最高可達(dá)到12%左右，擁有像彈簧一樣良好的柔韌性。碳納米管的電導(dǎo)率可達(dá)到銅的1萬倍，導(dǎo)熱性也非常好。因此，碳納米管被稱為“超級纖維”。由于碳納米管具有與炭黑相似的表面結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，是一種能夠用于橡膠復(fù)合材料的理想增強填料，賦予橡膠制品高強度、高耐磨、高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱等性能，在航空航天、艦艇工業(yè)、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。?

但是由于碳納米管具有極強的表面效應(yīng)，非常容易發(fā)生團聚和纏結(jié)，并在橡膠中形成肉眼可見的疙瘩，進一步會造成橡膠制品力學(xué)性能的明顯降低。解決這一問題的唯一方法，是對碳納米管進行適當(dāng)?shù)谋砻婀δ芑男裕岣咛技{米管與橡膠之間的界面結(jié)合，并實現(xiàn)碳納米管的均勻分散。在碳納米管表面接枝或偶聯(lián)的有機材料，包括羧基、胺基[呂滿庚?等，一種碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備方法。?

CN1858111A公開了《一種碳納米管/環(huán)氧樹脂高性能復(fù)合材料的制備方法》?，該方法的特征是，以環(huán)氧化天然橡膠作為碳納米管與天然橡膠之間的相容劑，利用環(huán)氧化天然橡膠與天然橡膠之間的優(yōu)異的相容性，以及環(huán)氧化天然橡膠與碳納米管之間的化學(xué)反應(yīng)，改善碳納米管在天然橡膠中的分散效果，增強碳納米管與天然橡膠之間的相互作用，制備高性能碳納米管-天然橡膠復(fù)合材料；該復(fù)合材料的硫化膠片的拉伸強度為26-30Mpa，拉斷伸長率為750-900%，300%定伸應(yīng)力為4-6?Mpa。上述的方法其缺點是，制備的復(fù)合材料僅應(yīng)用于天然橡膠等橡膠，應(yīng)用范圍窄，尤其是粉狀碳納米管直接加入煉膠設(shè)備中，易飛揚、污染大、難輸送，難以應(yīng)用到大型橡膠工業(yè)生產(chǎn)中。?

CN1844209A公開的《提高碳納米管與橡膠分子結(jié)合能力的制備方法》?，在酸處理的碳納米管表面共價結(jié)合多硫化物，多硫化物修飾的碳納米管與橡膠共混制備碳納米管/橡膠納米復(fù)合材料，多硫化物修飾的碳納米管通過以下方法得到的：方法一：用酸對碳納米管處理，然后與酰化劑反應(yīng)，產(chǎn)物與多硫化物反應(yīng)得到多硫化物修飾的碳納米管；方法二，用酸化的碳納米管直接與多硫化物反應(yīng)得到多硫化物修飾的碳納米管；方法三，用酸化的碳納米管與具有X-R-Y或者是NH₂-R-SI-(OB)₃結(jié)構(gòu)的化合物反應(yīng)，再與多硫化物反應(yīng)得到多硫化物修飾的碳納米管。該方法得到的材料中，聚合物分子是共價接枝在碳納米管的管壁，碳納米管與聚合物之間有強烈的相互作用。該方法的缺點是：制備方法尚屬于實驗室小試范疇，同樣不能避免粉狀碳納米管易飛揚、污染大、難輸送。?

CN102321879A公開的《一種含碳納米管的改性橡膠及其制備方法》?，該方法中提到，一種含碳納米管的改性橡膠，其中碳納米管通過苯基四氮唑與橡膠進行共價鍵連接，該改性橡膠中，碳納米管為橡膠重的0.1-10%，該發(fā)明還披露了該改性橡膠的制備方法，碳納米管與4-溴苯胺反應(yīng)10-30小時，然后加入疊氮化鈉反應(yīng)10-48小時，加入橡膠和Cu(I)催化劑反應(yīng)24-72小時，水洗、干燥，即得含碳納米管的改性橡膠。上述的方法其缺點是：制備方法尚屬于實驗室小試范疇，不能應(yīng)用到大型橡膠工業(yè)生產(chǎn)中。?

?CN102344587A公開的《一種高模量、低生熱的碳納米管/橡膠復(fù)合材料制備方法》?，該方法是利用等離子體改性的方法在碳納米管表面沉積一層1~2nm?的聚丙烯酸無定形層，將這種改性后的碳納米管與硅烷偶聯(lián)劑通過機械共混的方法加入到橡膠中，并采用高溫狀態(tài)下熱輥處理的技術(shù)進一步增強其界面結(jié)合作用，并提高分散；高溫高壓狀態(tài)下硫化得到改性碳納米管/橡膠復(fù)合材料。所述的碳納米管是普通的碳納米管或具有一維取向排列結(jié)構(gòu)的碳納米管束，所述的橡膠是指天然橡膠、聚異戊二烯橡膠、丁苯橡膠或順丁橡膠。本發(fā)明所制備的復(fù)合材料的拉伸強度有較大程度的提高，而模量提高程度尤為明顯，同時壓縮生熱量大幅度降低。上述的方法其缺點是：制備方法同樣不能避免粉狀碳納米管易飛揚、污染大、難輸送，難以應(yīng)用到大型橡膠工業(yè)生產(chǎn)中。?