本发明专利技术的实施方案包括组合物，所述组合物包含挤出配混在一起的聚合物和一定量的纳米管。所述分散在聚合物中的一定量的纳米管形成的组合物具有的储能模量Ｇ’不随组合物的进一步挤出配混而增加。导电纳米管和聚合物的挤出配混组合物能被模塑成耗电制品，其电阻率随着模塑过程中的剪切流的降低而降低。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 相关申请的交叉引用本申请要求2006年2月22日提交的美国临时专利申请60/775，569，其 全部内容在此并入作为参考。
技术介绍
纳米复合材料是组合物，连续相已经在其中分散或其中分布至少一种 附加组分如颗粒、杆或管，所述附加组分在纳米或分子尺寸范围内具有一 维或多维，如长度、宽度或厚度。为了有效改善复合材料的物理或机械性 能，重要的是分散这些附加组分遍及聚合物以促进更多界面和提高附加组 分和聚合物间的亲和力。如果添加的组分遍及聚合物均匀分散，可以向纳 米复合材料组合物中添加较少的材料而不会对纳米复合材料的物理性能造 成不利影响。纳米管是一种纳米或分子尺寸材料的实例，其可以用作纳米复合材料 中的附加组分。这些纳米管可以掺杂有导电原子；在一些情况下，掺杂剂 可以在管内。纳米管的实例为单壁碳纳米管(SWNT)、多壁碳纳米管 (MWNT)、和二硫化钩纳米管。单个SWNT和单壁碳纳米管束显示高强 度、金属导电性、和高导热性。纳米管和纳米管束可以用于需要电导体的 应用中，例如导电聚合材料、油漆或涂料中的添加剂。由于纳米管间的范 德华引力，SWNT趋向于以聚集体或束而非管的形式存在。在加工与其它 材料形成复合材料中，SWNT也趋向于形成聚集体，所述凝聚体可能抑制 复合材料中导电纳米管网络或流变网络的形成。在聚合物中，单壁碳纳米 管具有基本潜能以提高聚合物的强度、韧性、电导率、和热导率。然而， 达到单壁碳纳米管在聚合物中的性能的全部潜能受到分散纳米管的困难的 阻碍。促进界面处纳米管和聚合物间的更多的亲和力和提供纳米管在聚合物 内的均匀分散的方法包括使用分散剂或修饰纳米管的表面化学性。使用分散剂如表面活性剂，或用羧基、酰胺基修饰的纳米管表面，或表面结合的 聚合物以促进纳米管掺入聚合物中。这些处理对该方法增加了杂质和额外 歩骤，这增加了纳米复合材料的成本。其它方法包括将纳米管分散在溶剂 中并将此分散体与也溶解在溶剂中的聚合物混合。在将溶剂去除后，可将 溶液浇铸成薄膜。额外的分散、浇铸、和溶剂去除步骤以增加界面处纳米 管和聚合物间的亲和力增加了时间，产生废物，并增加了这类纳米复合材料的成本。Barraza等人在NANO Letters, vol. 2， pp, 797-802中陈述到该文献 公开了溶液浇铸法对生产高导电薄膜具有有限的适用性，因为SWNT复合 材料趋向于在1-2%的纳米管含量下饱和，而过量的纳米管凝聚。这限制了 能由此方法形成的组合物。HaggenmuUer观察到用20或更多次的搅拌周期对纳米管分散的改进， (见221页，ChemicaPhysic letters vol. 330 (2000)， pp 219- 225)。 Haggenmuller在溶剂中形成聚合物溶液，并将SWNT用声处理分散于其中， 浇铸混合物并蒸发溶剂。在第二种方法中，破坏并热压浇铸的薄膜——此 熔融混合重复多达25次。据报道随着每次额外的熔融混合周期，分散增加。 Elkovitch等人在美国专利申请公开20050029498中公开了高纯度SWNT不 能像较低纯度的SWNT那样易于从束中分离，而且在挤出过程中产生的剪 切力在破坏由高纯度SWNT形成的SWNT聚集体上不是那样有效。 Elkovitch公开的SWNT聚合物组合物包括的铁的水平例如可以为百分之 几十到高于10%。另外，Elkovitch等人(美国专利申请20050029498)公 开了生产相关的杂质促进了碳纳米管束在有机聚合物母体中的分散，并且 用碳纳米管制备的组合物具有表面电阻率，其随着混合过程中随时间而赋 予聚合物和纳米管的组合物的能量的量而变化。Elkovitch观察到，在混合 期间含有SWNT聚合物样品的一些杂质的电阻率下降，以及在混合期间含 有SWNT聚合物样品的其它杂质中电阻率下降而后升高。Smalley在美国专 利6,936,233中公开了一种纯化生产的单壁碳纳米管以去除生产相关的杂质 的方法。Du等人(Macromolecules 2004, 37， pp 9048)描述了 SWNT在通过混 凝形成的聚合物中的分散。在混凝法中，将聚合物溶解在溶剂中(Du等人， J. Polym. Sci., PartB: Polym. Phys. (2003)， vol. 41， pp 3333-3338.),将纯化的纳米管添加至溶剂中，并声处理24小时以分散SWNT在溶剂中。将聚合物 溶解在SWNT溶剂混合物或溶液或悬浮液中。将此悬浮液滴入搅拌机中的 非溶剂中，沉积的聚合物链包裹了 SWNT而阻止其再次集束。将沉淀物过 滤并在真空中干燥。混凝是一种能对用来处理纳米管的纯化方法敏感和产 生废溶剂的方法。沉淀物纤维随后被熔纺。Andrews在溶剂中溶解沥青，向热沥青溶液中添加和分散纯化的纳米管 并声处理混合物。用真空蒸馏去除溶剂和制备SWNT的悬浮液。可将此沥 青悬浮液冷却成固体并随后压塑或挤出以形成细丝。压塑制品或细丝然后 通过加热而氧化稳定，而后在IIO(TC下碳化。石油沥青是石油馏分的热处 理和蒸馏的残余物。其在室温下是固体，由许多主要芳香烃和烷基取代芳 香烃的复杂混合物组成，并且显示出宽的软化点范围而不是确定的熔点。 沥青可溶于一些有机溶剂中，其需要被去除并处理以形成纳米管悬浮液。 沥青对许多高纯度应用和需要高耐磨性的应用而言是不可接受的材料。 Andrews等人(Macromol. Mater. Eng. Vol. 287, pp. 395-403, (2002))报道了 剪切混合对MWNT长度的影响，并报道了随着输入混合体系的能量的增 加，管长度从约20微米降至约5微米。Potschke等人(Polymer, vol. 43, pp. 3247-3255， (2002))制备了在聚碳 酸酯中压塑的多壁纳米管复合材料。在1-2% MWNT的浓度下，观察到电 阻率从约1013欧姆/sq降至约103欧姆/sq。在约0.1 rad/s的频率下，聚碳酸 酯具有的G'为约2 (外推的)，而lwt。/。的MWNT具有的G'为约20 (外推 的)，以及5wt。/。的MWNT具有的G，为约20000。Sennett等人(Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 706， pp. 97-102， (2002))通过锥形双螺杆挤出在聚碳酸酯中 制备了 MWNT和SWNT复合材料。作者报道MWNT在用于部分分散SWNT (束仍然存在)的加工时间中退化。他们还报道SWNT似乎比MWNT更 难分散，并且SWNT在研究的加工时间中没有达到完全分散。Kawagashi等人(Macromol. Rapid Co画un. (2002)， 23, 761-765)通过 首先形成聚丙烯熔体，而后添加MWNT来制备在聚丙烯中熔融混合的 MWNT。这些复合材料用其阻燃性进行评估。Smalley等人的美国专利申请公开2002/0046872公开了聚合物涂覆和 聚合物包裹的单壁纳米管(SWNT)、聚合物涂覆和聚合物包裹的SWNT的小束、以及包含它们的材料。依据此公开，纳米管通过将其与所用液体兼 容的线性聚合物如聚乙烯吡咯烷酮和聚苯乙烯磺酸酯坚固缔合而在液体中 任选用表面活本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种组合物，其包含： 在组合物中挤出配混在一起的聚合物熔体和一定量的单壁碳纳米管，所述量的纳米管分散于聚合物中，所述组合物具有的储能模量Ｇ’基本上不随组合物的进一步挤出配混而变化。
【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：SM巴特，
申请(专利权)人：安格斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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