官能化石墨材料制造技术

本发明专利技术公开了用于使石墨材料官能化的方法的一种或多种技术，所述方法包括以下步骤：1)提供石墨材料；2)切割所述石墨材料；3)提供催化剂，其包括金属原子、金属阳离子、金属醇化物、金属链烷酸盐、金属磺酸盐和金属粉末中的至少一种催化剂；4)提供试剂；5)使所述催化剂结合至所述试剂；6)使所述试剂结合至所述石墨材料；以及7)回收所述催化剂。本发明专利技术还公开了一种由本文描述的所述方法制备的组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】官能化石墨材料 本申请要求2013年2月20日申请的名称为"杂化材料的加速制造（Accelerated FabricationofHybrideMaterials)"的美国序列号61/850, 562的优先权，该申请以引用 的方式并入本文中。
技术介绍
碳纳米管（CNT)和石墨烯已经被用来增强热固性塑料如环氧树脂、聚氨酯和硅 酮。CNT、官能化CNT(或杂化CNT，表示为HNT)、碳纤维、石墨、石墨稀和官能化石墨稀可以 统称为石墨材料。石墨材料可以具有高拉伸强度。复合物和其它杂化材料可以通过将石墨 材料并入各种基质材料中来制造，以改善拉伸强度和其它性质。例如，可以将这些石墨材料 并入任何环氧组分如环氧树脂以及硬化剂中。石墨材料还可以并入聚氨酯和硅酮中。这类 石墨材料可以通过范德华力与基质材料以及彼此相互作用。 然而，复合物的机械性质和化学性质可能会改变。为了给复合物和其它杂化材料 提供有利的机械和化学性质，可以使用用于石墨材料的若干种官能化方法。这些方法可以 包括CNT的硝酸/硫酸氧化、CNT的芳基自由基加成、球磨诱导胺和硫化物加成到CNT中、 丁基锂活化偶合至卤代烷以及许多试剂包括胺和环氧树脂的超声振动辅助加成。这些方法 可以需要或不需要任何溶剂或形成其它副产物。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍将在下文的【具体实施方式】中进一步描 述的一些概念。本
技术实现思路
不旨在确定所要求保护的主题的关键因素或必要特征，也不旨 在用于限制所要求保护的主题的范围。 在一个实施方式中，一种使石墨材料官能化的方法包括以下步骤：1)提供石墨材 料；2)切割该石墨材料；3)提供催化剂，其包括金属原子、金属阳离子、金属醇化物、金属链 烷酸盐、金属磺酸盐和金属粉末中的至少一种催化剂；4)提供试剂；5)使该催化剂结合至 该试剂；6)使该试剂结合至该石墨材料；以及7)回收该催化剂。 为了实现上述和相关目的，以下描述和附图阐述了某些说明性方面和实施方式。 这些指示了可以使用一个或多个方面的各种方式中的一些。本专利技术公开的其它方面、优点 和新颖特征通过以下详细描述并结合附图考虑，将变得显而易见。【附图说明】 本专利技术在某些零件及其排列上可以采用其物理形式，且将在说明书中详细描述并 在形成其部分的附图中加以说明，其中： 图1示意性说明本文中所公开的内容。 图2示意性说明本文中所公开的内容。 图3示意性说明本文中所公开的内容。 图4示意性说明本文中所公开的内容。【具体实施方式】 现在参照附图描述所要求保护的主题，其中相同的参考数字通常用于自始至终指 示相同的元件。在以下描述中，为了解释目的，阐述了许多特定细节以提供对所要求的主题 的彻底了解。然而，可以显而易见的是，可以在没有这些特定细节下实践所要求保护的主 题。在其它情况下，结构和装置以方块图形式被示出，以方便描述所要求保护的主题。 词语"例示性"在本文中是用来意指用作实例、例子或说明。在本文中被描述为 "例示性"的任何方面或设计不一定要被解释为优于其它方面或设计。相反，使用词语例示 性意图以具体方式呈现各个概念。如本申请中所使用，术语"或"意指包括性"或"而非排 他性"或"。即，除非另外指定或从上下文可以清楚看出，否则"X使用A或B"意指任何自然 的包括性排列。即，如果X使用A;X使用B;或X使用A和B两者，则在任何以上例子中都 满足"X使用A或B"。此外，A和B中的至少一者和/或类似描述通常意指A或B或A和B 两者。另外，本申请中和随附权利要求书中所使用的冠词"一（a)"和"一个（an)"一般可 以被解释为意指"一个或多个"，除非另外指定或从上下文可以清楚看出指的是单数形式。 尽管已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应当理解， 随附权利要求书中所限定的主题不一定限于上述特定特征或动作。相反，上述特定特征和 动作是作为实施权利要求的例示性形式被公开。当然，本领域技术人员将认识到，可以在不 脱离所要求保护的主题的范围或精神下对这种配置做出许多修改。 同样地，虽然已经对于一个或多个实施方式示出并描述了本公开，但本领域技术 人员基于对本说明书和附图的阅读和理解可以想到等同更改和修改。本公开包括所有这样 的修改和更改并且仅由所附权利要求书的范围来限定。特别是对于由上述组件（例如，元 素、资源等）执行的各种功能，除非另外指明，否则用于描述这类组件的术语意图对应于执 行所描述的组件的指定功能的任何组件（例如，功能上等同），即使这些组件在结构上不等 同于执行在本文中说明的本公开的例示性实施方式中的功能的公开结构。 另外，虽然可能已经只针对若干实施方式中的一个而公开了本公开的具体特征， 但是对于任何给定或特定应用可以期望和有利的是，该特征可以与其它实施方式的一个或 多个其它特征结合。此外，在术语"包括"、"具有"、"具备"或其变型被用在【具体实施方式】或 权利要求书中的情况下，这些术语意在以类似于术语"包含"的方式具有包含性。 本文描述了一种使石墨材料官能化的方法，其包括以下步骤：1)提供石墨材料； 2)切割该石墨材料；3)提供催化剂，其包括金属原子、金属阳离子、金属醇化物、金属链烷 酸盐、金属磺酸盐和金属粉末中的至少一种催化剂；4)提供试剂；5)使该催化剂结合至该 试剂；6)使该试剂结合至该石墨材料；以及7)回收该催化剂。本文还描述了一种由本文描 述的方法制备的组合物。 图1描绘了石墨材料。石墨材料可以包括碳纳米管（CNT)和石墨烯。图1还提供 了石墨材料的官能化。石墨材料可以通过本文中描述的方法官能化，并进一步用于杂化材 料中。这些方法进一步适用于所有石墨材料。 在图1中，可以在切割后引入铝催化剂。切割方法可以包括超声切割和通过使用 纳米颗粒或微米颗粒作为实际切割剂进行研磨的机械切割。切割可以在包含氨丙基三甲氧 基硅烷（又称为APTMS)的胺硬化剂的存在下进行。可以使用纳米颗粒进行研磨以使得纳 米颗粒无法与碳纳米管或石墨烯结合。由于切割碳纳米管或石墨烯的高反应性，即使纳米 颗粒不具有任何特殊表面官能化，仍可能发生结合。要注意的是，切割可以在不存在氧气和 水的情况下进行。 另外，对于由切割诱导的官能化可以存在最佳限制。延长的切割诱导反应可以导 致较小的石墨颗粒。较小的石墨颗粒可能无法提供与较大石墨颗粒相同的机械性质。 石墨材料的切割方法可以包括切割一个键或切割整体CNT或其它石墨颗粒。切割 方法可以包括超声振动、音极、在微米颗粒或纳米颗粒存在下的机械切割或剪切、剪切力和 电磁辐射。 超声振动器可以由压电材料制成。压电材料可以是钛酸铅锆。压电材料可以夹在 两个电极之间。可以通过电极之间的AC场的电位和频率来调整超声振动的频率和振幅。振 动幅度可以由压电层的厚度来限制。频率可以在约IOkHz与约IMHz之间变化，但是可以使 用这些范围以外的频率。频率还可以在约20kHz与约30kHz之间变化。振动幅度可以在约 5微米与约200微米之间。振动幅度还可以在约20微米与约120微米之间。 一个音极的功率可以在约0.IkW与约50当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使石墨材料官能化的方法，其包括以下步骤：提供石墨材料；切割所述石墨材料；提供催化剂，其包括金属原子、金属阳离子、金属醇化物、金属链烷酸盐、金属磺酸盐和金属粉末中的至少一种催化剂；提供试剂；使所述催化剂结合至所述试剂；使所述试剂结合至所述石墨材料；以及回收所述催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约尔马·维尔塔宁，
申请(专利权)人：特斯拉纳米涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US