[發明專利]水基漿料和水基碳穩定液的制備方法及水基碳穩定液的用途

在審

• 申請號: 201510920615.0
• 申請日: 2015-12-11
• 公開（公告）號: CN105536584A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 陳國
• 申請（專利權）人: 四川百草通科新材料科技有限公司
• 主分類號: B01F3/12
• 分類號: B01F3/12
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于碳材料應用技術領域，涉及由碳基材料制備的水基漿料及水基穩定 液；具體涉及一種水基漿料的制備，并提供了一種基于該制備方法制得的水基漿料進一步 制備水基碳穩定液的方法以及制得的水基碳穩定液的用途。

背景技術

碳在自然界中有很多存在形式，碳化合物是非常豐富的化學物質，碳是生命元素。 其單質也有很多形態如無定型碳、石墨、金剛石等。對碳材的研究可追溯到3000多年以前。 當中國人用碳發明了火藥標志著冷兵器時代的結束。同位素的發現使人們可以利用碳同位 素，C14追蹤生命年齡。近年人們發現了很多關于碳的同素異形體，如足球烯、納米碳管、石 墨烯等，同時也發現了這些材料的特異功能，有望在生物學、機械制造、電化學等方面促進 其快速高效發展。但是目前制約人們腳步的已經不是發現材料了，而是怎樣將這些材料更 好的應用。

阻礙碳材應用的一個主要問題，就是其在水中不能穩定分散的問題。雖然目前通 過對碳材進行表面改性，可以使得碳材具有一定的親水或親油性，但所采用的表面活性劑 中多為強酸、強堿、有機溶劑或者是金屬表面活性劑；進而，為了增加其穩定性，還需要進一 步添加穩定劑或者懸浮劑等助劑；這些表面改性的方法，均容易破壞碳材本身的性能，進而 阻礙其在生物、醫學、電化學等方面的進一步應用。

尋找一種能夠使碳材在水中穩定分散、同時又能保持碳材本身性能的材料及制備 方法是目前研究的重點。

發明內容

本發明的目的之一在于，針對上述現有技術中存在的問題，提供一種水基漿料制 備方法，通過該制備方法能夠使納米級微粒的碳材均勻分散到水中，并且穩定存在。

本發明的另一目的在于，基于上述制備方法獲得的漿料，進一步提供一種水基碳 穩定液的制備方法，通過對水基漿料進一步稀釋獲得的水基穩定液，碳材在水中能夠穩定 分散，同時也避免了各種穩定劑、助懸劑的使用，保持碳材本身性能。

本發明的再一目的在于，提供上述方法制備的水基碳穩定液的用途。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案來實現。

本發明提供了一種水基漿料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，對選擇的炭材進行全碳化處理；

步驟二，將全碳化處理后的碳材添加到超純水中，依次經過球磨、砂磨、超聲、勻質 等手段獲得水基漿料。

上述水基漿料的制備方法，步驟一中選擇的炭材包括活性炭、炭黑、石墨、納米碳 管、碳氣凝膠、金剛石等。上述活性炭可以選擇椰殼炭、竹炭、焦炭、瀝青炭等；上述炭黑可以 選擇氣黑、燈黑、乙炔黑、槽黑、爐黑等；上述石墨可以選擇天然石墨、人造石墨等；上述碳氣 凝膠可以選擇微晶碳等。上述炭材均從市場上購置，其中微晶碳購自巴中市永潤農業科技 有限公司。

上述水基漿料的制備方法，步驟一中全碳化處理方法為：于壓強0.01MPa～1MPa的 真空氛圍或惰性氣氛下，炭材熱處理至碳材中的含碳量不低于99％，即完成全碳化處理；熱 處理的溫度為不低于碳材中雜質的沸點。本發明中全碳化處理原理是，常見物質的沸點一 般都在2000℃以下，只有極少物質的沸點在3000℃以上，如鎢及其合金材料；而碳的沸點遠 遠超過2000℃，所以通過高溫使其它物質氣化或者分解氣化，再通過氣體或抽吸的方法將 其帶走，只留下由碳單質構成的碳質材料。上述真空氛圍或惰性氣氛的目的是提供無氧環 境，惰性氣氛可以是氮氣氣氛、氬氣氣氛等。基于以上原理，可以針對不同的炭材，選取不同 的熱處理溫度；若炭材中存在多種雜質時，熱處理溫度的最低限制為炭材中沸點最低的雜 質的沸點；當熱處理的溫度較低時，去除的雜質量較少，碳的相應純度也提高的很少。通過 發明人的大量研究發現，當熱處理溫度為800℃～3500℃時，碳的純度可以達到99％以上； 當熱處理溫度達到2000℃及以上時，部分炭材中碳含量可以達到99％以上；當熱處理溫度 達到3000℃及以上時，炭材中碳含量可以達到99.99％。熱處理時間可以隨選擇的熱處理溫 度、材料不同而有所區別；一般控制在2h～8h即可。由于沒有采用強酸、強堿等化學反應的 方法清除碳材中的雜質，避免了額外引入新的雜質，有效保證了碳材本身的性能。