[發(fā)明專利]碳納米管-高分子復(fù)合材料的氣相聚合生產(chǎn)方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410200914.2
• 申請(qǐng)日: 2014-05-13
• 公開（公告）號(hào): CN103965389A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王垚;申鍇泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F210/16
• 分類號(hào): C08F210/16;C08F110/06;C08F110/02;C08F2/44;C08F2/34;C08F2/01;C08K7/00;C08K3/04;B01J8/10;B01J8/24
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

1.一種碳納米管-高分子復(fù)合材料的氣相聚合生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供催化劑及碳納米管；

提供聚合單體；

所述聚合單體、催化劑及碳納米管在無水無氧環(huán)境下進(jìn)行氣相聚合原位獲得碳納米管-高分子復(fù)合材料。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳納米管的外徑小于100nm，平均長(zhǎng)徑比不低于100。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳納米管在氣相聚合前經(jīng)過預(yù)分散處理，預(yù)分散后所述碳納米管的平均團(tuán)聚粒徑小于等于5μm，堆積密度為20-500kg/m³。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳納米管在氣相聚合前經(jīng)過脫水、脫氧及脫金屬處理。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合單體包括烯烴、炔烴和芳烴中的一種或多種的混合物。

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述聚合單體包括乙烯、丙烯及第三共聚單體，獲得的所述碳納米管-高分子復(fù)合材料為碳納米管-乙丙橡膠復(fù)合材料。

7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述氣相聚合的反應(yīng)溫度為25-100℃，反應(yīng)壓力為0.3-10MPa。

8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，碳納米管、催化劑(不含溶劑)、聚合單體三者的質(zhì)量比為10-10⁶:1:10⁴-10⁷。

9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行氣相聚合之前將部分碳納米管與全部催化劑共同分散在溶劑中預(yù)混，其余碳納米管在進(jìn)行氣相聚合過程時(shí)加入，其中參與預(yù)混的碳納米管與催化劑(不含溶劑)的質(zhì)量比為0-10:1。

10.如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，先將部分聚合單體與碳納米管及全部催化劑進(jìn)行預(yù)聚合，然后將剩余聚合單體與預(yù)聚合產(chǎn)物繼續(xù)進(jìn)行主聚合，其中，預(yù)聚合過程中投入的碳納米管:催化劑(不含溶劑):聚合單體的質(zhì)量比為10-10⁶:1:1-10³。

11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述預(yù)聚合的反應(yīng)溫度為25-40℃，反應(yīng)壓力為0.3-1MPa；所述主聚合的反應(yīng)溫度為50-100℃，反應(yīng)壓力為1-10MPa。

12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氣相聚合為半連續(xù)過程或連續(xù)過程。

13.一種碳納米管-高分子復(fù)合材料的氣相聚合生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述生產(chǎn)裝置為包括聚合單體原料入口、碳納米管加注口、催化劑加注口、出料口及尾氣出口的攪拌釜、環(huán)管或流化床。

14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述生產(chǎn)裝置為流化床時(shí)，碳納米管注入口及催化劑注入口位于氣體分布器之上，且距氣體分布器的距離d滿足min{50cm,0.25H}≤d≤max{100cm,0.5H}，其中H為流化床床層高度。

15.如權(quán)利要求13或14所述的裝置，其特征在于，所述碳納米管加注口緊鄰所述催化劑加注口，位于所述催化劑加注口上方、下方或外部。

16.如權(quán)利要求13至15任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，碳納米管注入口和催化劑注入口自上而下斜插入生產(chǎn)裝置，與垂直方向夾角小于等于90°。

17.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述出料口位于密相區(qū)中，且所述出料口低于所述碳納米管加注口和催化劑加注口。