[發(fā)明專利]一種碳納米管母料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710258580.8
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN107057176A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅超云;左建東;林峰;徐志娟
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: C08L23/08
• 分類號: C08L23/08;C08L51/06;C08L51/04;C08L51/00;C08K9/06;C08K7/24;C08J3/22
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙)44248
• 代理人: 孫偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于導(dǎo)電/抗靜電高分子材料領(lǐng)域，尤其涉及一種碳納米管母料及其制備方法。

背景技術(shù)

在碳納米管/高分子復(fù)合材料中，碳納米管賦予材料高強度、高電導(dǎo)率、高熱穩(wěn)定性等優(yōu)異的物理性能，而高分子賦予材料柔性、低成本、易加工等優(yōu)異的性能。事實上，這些復(fù)合材料已經(jīng)開始應(yīng)用在人們的生活中。目前使用比較廣泛的是在塑料中引入碳納米管制備抗靜電的復(fù)合材料。一些高端體育產(chǎn)品如網(wǎng)球拍引入碳納米管復(fù)合材料，提高產(chǎn)品的機(jī)械性能。在21世紀(jì)，碳納米管/高分子復(fù)合材料兩個主要應(yīng)用方向是高性能結(jié)構(gòu)材料和能源領(lǐng)域。

一方面，由于碳納米管的表觀密度很小，直接使用時會到處飛揚，導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重。勞動條件差，工人勞動強度大，作業(yè)環(huán)境粉塵長期超標(biāo)，嚴(yán)重危害工人健康。另一方面，由于碳納米管的表觀密度小，與其他塑料顆粒的密度相差很大，直接添加時分散不均勻，下料困難。

目前，現(xiàn)有技術(shù)一般采用溶劑法，先將高分子材料完全溶解于良溶劑，然后再與碳納米管混合制成母料。將高分子材料完全溶解于良溶劑，在超聲攪拌的條件下加入碳納米管混合均勻。待良溶劑揮發(fā)完全，然后，在粉碎機(jī)中粉碎得到高碳納米管含量的碳納米管母料。然而，這種制備過程中需要消耗大量的溶劑和能量，溶劑揮發(fā)時，環(huán)境污染嚴(yán)重。而且，只適合那些容易溶解的高分子材料，對于一些難溶解的高分子材料，需要使用的溶劑量更大。對于一些需使用特殊溶劑或者危險溶劑的高分子材料會帶來一定的危害性。

還有采用先采用化學(xué)合成方法，用聚合物對碳納米管進(jìn)行包覆，然后與載體樹脂混合制成母料。這種方法先要進(jìn)行合成包覆，也需要消耗大量的溶劑和能量；而且經(jīng)過兩次制備，工藝復(fù)雜，所得產(chǎn)品碳納米管含量低，母料的電阻率高。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種碳納米管母料及其制備方法，將碳納米管制備成母料顆粒，除具有很好的導(dǎo)電性，電阻率低，還能對相應(yīng)的高分子材料進(jìn)行增強增韌；同時避免碳納米管到處飛揚，可以顯著改善勞動條件和勞動強度；且本發(fā)明的碳納米管母料使所得到材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性更加優(yōu)良。

對此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種碳納米管母料，其包含的組分及其重量百分比為：碳納米管10％～40％，偶聯(lián)劑1％～5％，高分子材料載體40～80％，相容劑20～30％，潤滑劑10～20％。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，碳納米管15％～25％，偶聯(lián)劑2％～4％，高分子材料載體50～70％，相容劑22～26％，潤滑劑13～18％。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述潤滑劑為乙撐雙脂肪酸酰胺(EBS)、乙撐雙脂肪酸酰胺的衍生物、擴(kuò)散油、液體石蠟、PE蠟、氧化PE蠟、鯨蠟、硬脂酸、硬脂酸丁酯、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣中的一種或幾種的混合物。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高分子材料載體為EVA、三元乙丙橡膠(EPDM)、POE、高膠粉、順丁橡膠、天然橡膠、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯的嵌段共聚物、丙烯酸酯類系列改性劑中的一種或幾種的混合物。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述相容劑為高分子材料的馬來酸酐接枝物、丙烯酸接枝物或者甲基丙烯酸接枝物的一種或幾種的混合物。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述相容劑為HDPE-g-MAH、PP-g-MAH、SAN-g-MAH、EPDM-g-MAH、SEBS-g-MAH、PS-g-MAH、EVA-g-MAH、POE-g-MAH中的一種或幾種的混合物。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述碳納米管母料采用以下步驟進(jìn)行制備：

步驟S1，先用溶劑稀釋偶聯(lián)劑得到稀釋后的偶聯(lián)劑，然后采用稀釋后的偶聯(lián)劑對碳納米管進(jìn)行潤濕，其中，所述溶劑的重量為碳納米管重量的8～15倍；

步驟S2，待溶劑揮發(fā)后，將潤濕后的碳納米管與高分子材料載體及其他助劑按照配比進(jìn)行混煉，混煉均勻后，經(jīng)過擠出造?；蛘咧苯悠扑椋玫侥噶项w粒。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S1中，所述溶劑的重量為碳納米管重量的10～12倍。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S1中，所述溶劑為酒精、丙酮或環(huán)己烷的至少一種。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S2中，所述混煉的設(shè)備為雙螺桿擠出機(jī)、密煉機(jī)或開煉機(jī)。

本發(fā)明還公開了一種如上所述的碳納米管母料的制備方法，其特征在于：其包括以下步驟：

步驟S1，先用溶劑稀釋偶聯(lián)劑得到稀釋后的偶聯(lián)劑，然后采用稀釋后的偶聯(lián)劑對碳納米管進(jìn)行潤濕，其中，所述溶劑的重量為碳納米管重量的8～15倍；