一种碳纳米管复合塑料及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种碳纳米管复合塑料及其制备方法，涉及复合材料领域。碳纳米管复合塑料由包括塑料和碳纳米管复配物的原料加工而成，所述碳纳米管粉的制备方法为：使碳纳米管催化元素在麦饭石表面上形成纳米态分布，得到催化剂前驱体；高温煅烧后即得到用于碳纳米管生产的催化剂；催化剂放置在高温设备中，通入含有七碳及以下有机气体与惰性气体和还原性气体的混合气体，控制温度在500℃‑1200℃，混合气体空速控制在0.1h‑1‑100h‑1，制备得到碳纳米管粉。得到相态连接优异的碳纳米管复配物，应用于上述塑料中，充分发挥碳纳米管和麦饭石的优异性能，克服现有碳纳米管和麦饭石应用到复合塑料中的不足。

A carbon nanotube composite plastic and its preparation method

The invention provides a carbon nanotube composite plastic and a preparation method, which relates to the field of composite materials. Carbon nanotube composite plastics by the processing of raw materials including plastics and carbon nanotube compound and a preparation method for the carbon nanotube powder: the carbon nanotube catalytic elements to form nano distribution in Maifan stone on the surface, get the catalyst precursor; after high-temperature calcination to obtain the catalyst for carbon nanotube production; catalyst placement in high temperature equipment, filled with gas mixture containing seven carbon and organic gas and inert gas and reducing gas, controlling the temperature at 500 DEG C 1200 DEG C, the mixed gas in the 1 airspeed control 0.1h 100h 1, prepared by carbon nanotube powder. The excellent CNTs complex with phase bonding is applied to the above plastics, giving full play to the excellent properties of carbon nanotubes and medical stone, and overcome the shortcomings of the existing carbon nanotubes and medical stone applied to composite plastics.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管复合塑料及其制备方法
本专利技术属于复合材料领域。
技术介绍
碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子组成的数层到数十层的同轴圆管构成。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2～20nm。按石墨层数的不同，碳纳米管可以分为单壁碳纳米管(SWNTs)和多壁碳纳米管(MWNTs)。碳纳米管具有良好的力学性能，其抗拉强度是钢的100倍，密度却只有钢的1/6，弹性模量约为钢的5倍。碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似，但其结构却比高分子材料稳定得多，是目前可制备出的具有最高比强度的材料之一。碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性。碳纳米管的长径比一般在1000:1以上，是理想的高强度纤维材料。因此，作为塑料基体的增强、导电和导热改善方面被认为具有广阔的应用前景。麦饭石是一种次火山岩矿石，属“黑云母石英二长斑岩”硅酸盐矿物，含有铁、镁、钾、钠、钙、锰、锌、磷、硅、硫等20多种对人体健康有益微量元素。麦饭石结构是海绵状多孔性、比表面积大吸附能力很强，对有害离子有交换作用。CN201611153303.2公开了一种阻燃麦饭石粉PVC复合台布，包括有底膜、面膜，所述面膜由下列重量份的原料制成：PVC50～54、增塑剂24～28、热稳定剂1～2、润滑剂0.1～0.5、麦饭石50～55、薰衣草精油2～2.5、乙酸乙烯酯25～27、六偏磷酸钠0.3～0.5、木质素磺酸钠0.4～0.6、偶氮二异丁脒盐酸盐0.3～0.4、甘氨酸铝12～13、水适量、多壁碳纳米管2～2.5、二茂铁1.8～2.2、氢氧化镁2～2.5。采用常规方法以PVC为基材，麦饭石、碳纳米管等添加助剂制备PVC复合塑料。CN201510335156.X公开了一种碳纳米管基聚合物共混彩色电缆料及其制备方法：聚氯乙烯树脂66-69、HDPE10-13、碳纳米管13-15、4-？联苯基丙烯酸酯13-14、氢氧化镁5.6-7、偶氮二异丁酸二甲酯0.02-0.03、硅烷偶联剂A-172为1-1.5、环氧亚麻子油3-5、衣康酸酯6-8、麦饭石粉6-8、彩色色母粒1-1.4、印楝素0.1-0.2、助剂7-9；本专利技术将碳纳米管制成碳纳米管基聚合物、HDPE等聚合物与聚氯乙烯共混，制成改性聚氯乙烯电缆料。上述专利采用常规方法以PVC等为基材，麦饭石、碳纳米管等添加助剂制备复合塑料，属简单物理机械法混合原料，不能充分利用碳纳米管优异力学性能和麦饭石吸附作用。
技术实现思路
本专利技术提出了一种碳纳米管复合塑料及其制备方法，尤其是提供与聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、尼龙、聚酯、ABS中的至少一种组成的复合塑料材料的配方、制备及其应用，直接以麦饭石为催化剂载体制备含麦饭石的碳纳米管粉，继而制备相态连接优异的碳纳米管配合物，应用于上述塑料中，使碳纳米管和麦饭石的优异性能都得到充分发挥，克服现有碳纳米管复合塑料的不足。本专利技术提供一种碳纳米管复合塑料，由包括塑料和碳纳米管复配物的原料加工而成，以下原料按重量份配比，所述塑料包括100份聚氯乙烯及相匹配的增塑剂1～95份，稳定剂2～7份；或所述塑料为100份的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、尼龙、聚酯、ABS中的至少一种；所述碳纳米管复配物重量份为0.1-200份，所述碳纳米管复配物为碳纳米管粉表面覆盖分散剂或用接枝偶联剂进行表面处理后的产物；所述碳纳米管粉的制备方法为：(1)使碳纳米管催化元素在麦饭石表面上形成纳米态分布，得到催化剂前驱体；(2)步骤(1)得到的催化剂前驱体经过高温煅烧后即得到用于碳纳米管生产的催化剂；(3)将步骤(2)制备的催化剂放置在高温设备中，通入含有七碳及以下有机气体与惰性气体和还原性气体的混合气体，控制温度在500℃-1200℃，混合气体空速控制在0.1h-1-100h-1，制备得到碳纳米管粉。本专利技术还提供一种上述的碳纳米管复合塑料的制备方法，将包括塑料和碳纳米管复配物的原料混合加工制备成碳纳米管复合塑料，以下原料按重量份配比，所述塑料包括100份聚氯乙烯及相匹配的增塑剂1～95份，稳定剂2～7份；或所述塑料为100份的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、尼龙、聚酯、ABS中的至少一种；所述碳纳米管复配物重量份为0.1-200份，所述碳纳米管复配物为碳纳米管粉表面覆盖分散剂或用接枝偶联剂进行表面处理后的产物；其特征在于：所述碳纳米管粉的制备方法为：(1)使碳纳米管催化元素在麦饭石表面上形成纳米态分布，得到催化剂前驱体；(2)步骤(1)得到的催化剂前驱体经过高温煅烧后即得到用于碳纳米管生产的催化剂；(3)将步骤(2)制备的催化剂放置在高温设备中，通入含有七碳及以下有机气体与惰性气体和还原性气体的混合气体，控制温度在500℃-1200℃，混合气体空速控制在0.1h-1-100h-1，制备得到碳纳米管粉。所述碳纳米管粉的制备方法步骤(1)具体为：麦饭石粉加水配成麦饭石粉悬浮液，加入含碳纳米管催化元素的物质的溶液或悬浮液，通过离子交换法或浸渍法中的一种制备含碳纳米管催化元素的混合物，上述混合物经喷雾干燥、过滤、压滤、离心工序中的一种或两种以上去除溶剂，得到催化元素纳米态分布在麦饭石表面上的催化剂前驱体。所述碳纳米管粉的制备方法步骤(1)还可以具体为：麦饭石粉加水配成麦饭石粉悬浮液，加入含碳纳米管催化元素的物质的溶液或悬浮液的同时加入沉淀剂和分散剂，通过共沉淀法、水热法、溶胶凝胶法中的一种制备含碳纳米管催化元素的混合物，上述混合物经喷雾干燥、过滤、压滤、离心工序中的一种或两种以上去除溶剂，得到催化元素纳米态分布在麦饭石表面上的催化剂前驱体。所述碳纳米管粉的制备方法步骤(1)又可以具体为：麦饭石粉加水配成麦饭石粉悬浮液，加入含碳纳米管催化元素的物质的溶液或悬浮液的同时加入络合剂和分散剂，通过络合法制备含碳纳米管催化元素的混合物，上述混合物经喷雾干燥、过滤、压滤、离心工序中的一种或两种以上去除溶剂，得到催化元素纳米态分布在麦饭石表面上的催化剂前驱体。所述碳纳米管粉的制备方法中，所述麦饭石粉悬浮液固含量为1％～60％；所述碳纳米管催化元素为铁、钴、镍、铬、钼、钨中的一种或两种以上，所述含碳纳米管催化元素的物质指含有铁、钴、镍、铬、钼或钨的氧化物、氢氧化物、氯化物、氰化物、氟化物、硝酸盐、硫酸盐、硅酸盐、有机酸盐、铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐中的一种或两种以上的化合物或它们的复合物；所述含碳纳米管催化元素的物质的溶液或悬浮液中，上述化合物或复合物的溶质质量浓度或固含量为0.5％-95％；所述高温煅烧的温度为300℃-1200℃，煅烧时间为1-24小时；所述喷雾干燥，喷雾干燥机为离心喷雾干燥机、压力喷雾干燥机或二/三流体喷雾干燥机中的一种，喷雾干燥机的温度为120℃-400℃；所述催化剂前躯体粒径范围50-1000微米。所述碳纳米管粉的制备方法中，所述麦饭石粉悬浮液固含量为5％～40％；所述含碳纳米管催化元素的物质的溶液或悬浮液中，所述化合物或复合物的溶质质量浓度或固含量为2％-50％；所述喷雾干燥，喷雾干燥机的温度为200℃-300℃。所述碳纳米管粉的制备方法中，所述沉淀剂为可溶性氢氧化物、可溶性碳酸盐或碳酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管复合塑料，由包括塑料和碳纳米管复配物的原料加工而成，以下原料按重量份配比，所述塑料包括100份聚氯乙烯及相匹配的增塑剂1～95份，稳定剂2～7份；或所述塑料为100份的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、尼龙、聚酯、ABS中的至少一种；所述碳纳米管复配物重量份为0.1‑200份，所述碳纳米管复配物为碳纳米管粉表面覆盖分散剂或用接枝偶联剂进行表面处理后的产物；其特征在于：所述碳纳米管粉的制备方法为：(1)使碳纳米管催化元素在麦饭石表面上形成纳米态分布，得到催化剂前驱体；(2)步骤(1)得到的催化剂前驱体经过高温煅烧后即得到用于碳纳米管生产的催化剂；(3)将步骤(2)制备的催化剂放置在高温设备中，通入含有七碳及以下有机气体与惰性气体和还原性气体的混合气体，控制温度在500℃‑1200℃，混合气体空速控制在0.1h

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管复合塑料，由包括塑料和碳纳米管复配物的原料加工而成，以下原料按重量份配比，所述塑料包括100份聚氯乙烯及相匹配的增塑剂1～95份，稳定剂2～7份；或所述塑料为100份的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、尼龙、聚酯、ABS中的至少一种；所述碳纳米管复配物重量份为0.1-200份，所述碳纳米管复配物为碳纳米管粉表面覆盖分散剂或用接枝偶联剂进行表面处理后的产物；其特征在于：所述碳纳米管粉的制备方法为：(1)使碳纳米管催化元素在麦饭石表面上形成纳米态分布，得到催化剂前驱体；(2)步骤(1)得到的催化剂前驱体经过高温煅烧后即得到用于碳纳米管生产的催化剂；(3)将步骤(2)制备的催化剂放置在高温设备中，通入含有七碳及以下有机气体与惰性气体和还原性气体的混合气体，控制温度在500℃-1200℃，混合气体空速控制在0.1h-1-100h-1，制备得到碳纳米管粉。2.根据权利要求1所述的碳纳米管复合塑料，其特征在于，所述碳纳米管粉的制备方法步骤(1)具体为：麦饭石粉加水配成麦饭石粉悬浮液，加入含碳纳米管催化元素的物质的溶液或悬浮液，通过离子交换法或浸渍法中的一种制备含碳纳米管催化元素的混合物，上述混合物经喷雾干燥、过滤、压滤、离心工序中的一种或两种以上去除溶剂，得到催化元素纳米态分布在麦饭石表面上的催化剂前驱体。3.根据权利要求1所述的碳纳米管复合塑料，其特征在于，所述碳纳米管粉的制备方法步骤(1)具体为：麦饭石粉加水配成麦饭石粉悬浮液，加入含碳纳米管催化元素的物质的溶液或悬浮液的同时加入沉淀剂和分散剂，通过共沉淀法、水热法、溶胶凝胶法中的一种制备含碳纳米管催化元素的混合物，上述混合物经喷雾干燥、过滤、压滤、离心工序中的一种或两种以上去除溶剂，得到催化元素纳米态分布在麦饭石表面上的催化剂前驱体。4.根据权利要求1所述的碳纳米管复合塑料，其特征在于，所述碳纳米管粉的制备方法步骤(1)具体为：麦饭石粉加水配成麦饭石粉悬浮液，加入含碳纳米管催化元素的物质的溶液或悬浮液的同时加入络合剂和分散剂，通过络合法制备含碳纳米管催化元素的混合物，上述混合物经喷雾干燥、过滤、压滤、离心工序中的一种或两种以上去除溶剂，得到催化元素纳米态分布在麦饭石表面上的催化剂前驱体。5.根据权利要求2、3或4所述的碳纳米管复合塑料，其特征在于，所述碳纳米管粉的制备方法中，所述麦饭石粉悬浮液固含量为1％～60％；所述碳纳米管催化元素为铁、钴、镍、铬、钼、钨中的一种或两种以上，所述含碳纳米管催化元素的物质指含有铁、钴、镍、铬、钼或钨的氧化物、氢氧化物、氯化物、氰化物、氟化物、硝酸盐、硫酸盐、硅酸盐、有机酸盐、铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐中的一种或两种以上的化合物或它们的复合物；所述含碳纳米管催化元素的物质的溶液或悬浮液中，上述化合物或...

【专利技术属性】
技术研发人员：何斌，陈永，刘强，肖心凯，
申请(专利权)人：哈尔滨金纳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23