一种碳纳米管的复合材料制备方法技术

本发明专利技术涉及碳纳米管复合材料技术领域，且公开了一种碳纳米管的复合材料制备方法，包括以下步骤：按一定的重量比例称取碳纳米管100份、NR100份、氧化锌3.5份、硬脂酸2.5份、防焦剂0.3份、促发剂CBS1.5份、硫磺15份、炭黑50份以及改性CNT

A preparation method of carbon nanotubes composite

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管的复合材料制备方法
本专利技术涉及碳纳米管复合材料
，具体为一种碳纳米管的复合材料制备方法。
技术介绍
随着现代科学发展越来越的技术手段，赋予了越来越的材料以新的生命力，复合材料就是由两种或两种以上性质不同的材料通过各种工艺手段复合而成，利用不同材料的特性进行混合制备出高强度、高刚度、高温性能好、更耐疲劳和更耐磨、阻尼性能好和热膨胀系数低的材料。碳纳米管中碳原子以sp2杂化为主，同时六角型网格结构存在一定程度的弯曲，形成空间拓扑结构，其中可形成一定的sp3杂化键，即形成的化学键同时具有sp2和sp3混合杂化状态，而这些p轨道彼此交叠在碳纳米管石墨烯片层外形成高度离域化的大π键，碳纳米管外表面的大π键是碳纳米管与一些具有共轭性能的大分子以非共价键复合的化学基础，使得碳纳米管具有良好的力学性能，CNTS抗拉强度达到50～200GPa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级；它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管，其抗拉强度约800GPa，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，碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料之一。碳纳米管复合材料拥有更优异的物理机械性能，而近几年两种填料混合填充橡胶的性能研究成为关注焦点，但是CNTS在径向上是纳米尺寸，具有相对较大的比表面积，CNTS与CNTS之间具有较强的范德华力，极易团聚，并且由于CNTS与橡胶基体之间缺乏亲和性，因此在橡胶基体中分散不均，使其优异的性能不能够充分发挥。为了获得具备优异性能的CNTS与CB混料复合橡胶材料，对CNTS的表面功能化改性处理至关重要。为了改善CNTS在橡胶基体中的分散性，提高CNTS与橡胶基体之间的相互作用，人们对CNTS的表面修饰进行了大量的工作。CNTS的表面修饰通常可以分为两种：共价键处理和非共价键处理。通过共价键处理通常会改善CNTS的分散性，但在一定程度上会破坏CNTS的结构，损害CNTS的电子及物理机械性能，非共价键处理包括在CNTS表面进行涂覆、包覆以及吸附等物理作用。但是改性过的CNTS原始管状结构被破坏，CNTS自身性能被破坏，不利于复合材料性能的提高，因此如何使改性过的CNTS在复合材料基体中分散更加均匀，不会彼此缠结，有利于形成三维空间络结构，有助于复合材料性能的提高，期待被很好的解决。
技术实现思路
（一）解决的技术问题本专利技术提供的一种碳纳米管的复合材料制备方法，旨在解决改性过的CNTS原始管状结构被破坏，CNTS自身性能被破坏，不利于复合材料性能的提高的问题（二）技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种碳纳米管的复合材料制备方法，包括以下步骤：S1，按一定的重量比例称取碳纳米管100份、NR100份、氧化锌3.5份、硬脂酸2.5份、防焦剂0.3份、促发剂CBS1.5份、硫磺15份、炭黑50份以及改性CNTS（2、5、9、15）份；S2，分别对碳纳米管和氧化锌通过球磨机进行研磨备用；S3，将上述S2中碳纳米管和氧化锌加入HAKKE转矩流变仪进行混炼，起始温度为70℃，转速为80r.min-1，时间为20min；S4，先将S2研磨后备用的NR加入密炼机内，再将S3混炼的物质加入密炼机继续进行混炼，时间为2min，然后在加入防焦剂，混炼时间为3min，最后再加入改性CNTS和炭黑，混炼时间为7min；S5，将S4取得材料放入双辊开炼机内，并添加硫磺和促发剂CBS，混炼10min之后，下片。优选的，所述改性CNTS配制的制备步骤如下：a1、将SDBS加入100ml离子水中，配比为浓度为20mg.ml-1的溶液；a2、将CNTS上述a1制备的溶液内，取得纸质分数为5%的悬浊液，并在常温下使用搅拌，搅拌时间为1h，然后使用超声波仪超声3h，频率为42Hz，a3、将上述a2制备的液体洗涤数次之后放置于真空烘箱内进行高温烘干，时间为2h，温度为80℃。优选的，所述促发剂CBS由2-巯基苯并噻唑、环己胺、液氯、氢氧化钠和碳酸钠按1：1：1.5：0.35：0.95比例制备而成。优选的，所述S3中HAKKE转矩流变仪内的温度采用四级递进式加温的方式，且15-18℃/s。优选的，所述S2中所述碳纳米管和所述氧化锌在进行球磨时，需要在加入惰性气体保护气氛下进行，且球料比为10：2，转速为200r/min，正转20min，然后暂停30min，然后再反转20min，如此循环进行，累计球磨3-4h。（三）有益效果与现有技术相比，本专利技术的实施例所提供的一种碳纳米管的复合材料制备方法，当SDBS溶于水时，会形成阴阳离子，SDBS分子链和亲水基之间存在一个苯环，而苯环的存在会使得SDBS分散CNTS的能力比水更加有效，因此在CNTS和SDBS的苯环之间形成了芳香堆叠作用，阻止CNTS之间彼此的团聚，从而保证复合材料基体中分散更加均匀，并且不会彼此缠结，有利于形成三维空间络结构应当理解，保证了复合材料的强度。前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本公开。本申请文件提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供的一种碳纳米管的复合材料制备方法，包括以下步骤：S1，按一定的重量比例称取碳纳米管100份、NR100份、氧化锌3.5份、硬脂酸2.5份、防焦剂0.3份、促发剂CBS1.5份、硫磺15份、炭黑50份以及改性CNTS（2、5、9、15）份；S2，分别对碳纳米管和氧化锌通过球磨机进行研磨备用，在进行球磨时，需要在加入惰性气体保护气氛下进行，且球料比为10：2，转速为200r/min，正转20min，然后暂停30min，然后再反转20min，如此循环进行，累计球磨3-4h；S3，将上述S2中碳纳米管和氧化锌加入HAKKE转矩流变仪进行混炼，起始温度为70℃，转速为80r.min-1，时间为20min，由于HAKKE转矩流变仪内的温度采用四级递进式加温的方式，20min之后，HAKKE转矩流变仪开始升温且15-18℃/s增加。S4，先将S2研磨后备用的NR加入密炼机内，再将S3混炼的物质加入密炼机继续进行混炼，时间为2min，然后在加入防焦剂，混炼时间为3min，最后再加入改性CNTS和炭黑，混炼时间为7min；S5，将S4取得材料放入双辊开炼机内，并添加硫磺和促发剂CBS，混炼10min之后，下片。其中，改性CNTS配制的制备步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管的复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，按一定的重量比例称取碳纳米管100份、NR100份、氧化锌3.5份、硬脂酸2.5份、防焦剂0.3份、促发剂CBS1.5份、硫磺15份、炭黑50份以及改性CNT

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管的复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，按一定的重量比例称取碳纳米管100份、NR100份、氧化锌3.5份、硬脂酸2.5份、防焦剂0.3份、促发剂CBS1.5份、硫磺15份、炭黑50份以及改性CNTS（2、5、9、15）份；
S2，分别对碳纳米管和氧化锌通过球磨机进行研磨备用；
S3，将上述S2中碳纳米管和氧化锌加入HAKKE转矩流变仪进行混炼，起始温度为70℃，转速为80r.min-1，时间为20min；
S4，先将S2研磨后备用的NR加入密炼机内，再将S3混炼的物质加入密炼机继续进行混炼，时间为2min，然后在加入防焦剂，混炼时间为3min，最后再加入改性CNTS和炭黑，混炼时间为7min；
S5，将S4取得材料放入双辊开炼机内，并添加硫磺和促发剂CBS，混炼10min之后，下片。


2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管的复合材料制备方法，其特征在于，所述改性CNTS配制的制备步骤如下：
a1、将SDBS加入100ml离子水中，配比为浓度为20mg.ml...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋相德，蒋连萍，
申请(专利权)人：南京纳希纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32