[發(fā)明專利]一種改性碳納米管及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710042015.8
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106750539B
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓晶杰;張艷丹;劉福勝;葛怡;張倩云
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K7/24;C08K3/04;C08L7/02
• 代理公司: 山東重諾律師事務(wù)所 37228
• 代理人: 冷奎亨

本發(fā)明提供一種改性碳納米管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：按一定的質(zhì)量比將全氟辛基季胺碘化物、間苯二酚乙醛預(yù)縮合樹脂、間苯二酚甲醛預(yù)縮合樹脂與碳納米管簡單預(yù)混，在40~100℃下真空干燥12~24 h；然后將混合物在80~120℃下置于連續(xù)密煉機中進(jìn)行表面修飾，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)為30~200 r/min，反應(yīng)0.5~3 h，制備得到改性碳納米管。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的改性碳納米管的制備方法操作簡單易控制，成本低廉無污染，易于實現(xiàn)工業(yè)化，并且按照本發(fā)明制備的改性碳納米管在天然膠乳中的分散能力得到了很大提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料領(lǐng)域，尤其涉及一種改性碳納米管及其制備方法。

背景技術(shù)

納米粒子具有特殊的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，由其復(fù)合而成的材料能夠表現(xiàn)出獨特的力學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)和光學(xué)等性能，各類納米復(fù)合材料目前已成為材料界的研究熱點。碳納米管因其獨特的結(jié)構(gòu)使其具有超高的強度、極大的韌性及優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，可望應(yīng)用于多種應(yīng)用領(lǐng)域。但由于碳納米管的大長徑比引起的纏繞和大比表面積引起的高表面能致使碳納米管呈現(xiàn)團(tuán)聚形態(tài)，很難分散在基體中，導(dǎo)致它在各領(lǐng)域的應(yīng)用受到很大的限制，因此對其進(jìn)行改性顯得至關(guān)重要。

為了提高碳納米管在溶劑或者橡膠基體中的分散能力，人們做了大量的研究。目前解決碳納米管分散問題的方法主要有共價改性、非共價改性。共價改性往往會破壞碳納米管的結(jié)構(gòu)，使其優(yōu)越的性能受到影響；碳納米管的非共價改性既不破壞其結(jié)構(gòu)，成本又相對較低，逐漸引起人們的重視。

天然橡膠（NR）是目前應(yīng)用最為廣泛的膠種，在生活的眾多領(lǐng)域都具有較為廣泛的應(yīng)用。但因為單一的天然膠乳制成的天然橡膠，其力學(xué)性能測定相對來說較差，這就給天然橡膠的應(yīng)用帶來一定的限制。因而如何提高天然橡膠綜合力學(xué)性能一直成為人們不斷探索的科研目標(biāo)。自從碳納米管（CNTs）誕生以來，用CNTs作為天然橡膠填充材料，可以使天然橡膠的力學(xué)性能得到很大程度的提高。但是CNTs在溶液中容易團(tuán)聚，為了使CNTs在天然膠乳中分散的更加均勻，本發(fā)明對CNTs進(jìn)行非共價鍵改性，提高CNTs在天然膠乳中的分散性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種簡易的制備改性碳納米管的新方法，所述方法包括以下步驟：按一定的質(zhì)量比將全氟辛基季胺碘化物、間苯二酚乙醛預(yù)縮合樹脂（RE樹脂）、間苯二酚甲醛預(yù)縮合樹脂（RF樹脂）與碳納米管（CNTs）簡單預(yù)混，在40~100 ℃下真空干燥12~24h；然后將混合物在80~120 ℃下置于連續(xù)密煉機中進(jìn)行表面修飾，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)為30~200 r/min，反應(yīng)0.5~3 h，制備得到改性碳納米管。

優(yōu)選的，以重量份數(shù)計，所述碳納米管為100份，全氟辛基季胺碘化物為1~50份，間苯二酚乙醛預(yù)縮合樹脂為0.1~20份，間苯二酚甲醛預(yù)縮合樹脂為3~10份；更為優(yōu)選的，以重量份數(shù)計，所述碳納米管為100份，全氟辛基季胺碘化物為10~35份，間苯二酚乙醛預(yù)縮合樹脂為5~15份，間苯二酚甲醛預(yù)縮合樹脂為3~8份，具體的全氟辛基季胺碘化物可為10份、12份、15份、18份、20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份；間苯二酚乙醛預(yù)縮合樹脂為5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份；間苯二酚甲醛預(yù)縮合樹脂為3份、4份、5份、6份、7份、8份。

優(yōu)選的，所述碳納米管為單壁碳納米管或多壁碳納米管。

本發(fā)明中改性碳納米管的制備過程中用到的連續(xù)密煉機由一對相對回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成，各轉(zhuǎn)子沿軸向由后向前設(shè)計有進(jìn)料段、有兩對旋轉(zhuǎn)方向相反的混煉段、輸送段及卸料段。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用上述的改性碳納米管的制備方法制備得到的改性碳納米管。

本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用上述的改性碳納米管制備改性碳納米管/天然橡膠復(fù)合材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：