一种均匀碳纳米管溶液的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种均匀碳纳米管溶液的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、称取多壁型碳纳米管、两性离子分散剂、异丙醇溶液以及氧化锆磨球；步骤2、将步骤1称取的两性离子分散剂加入容器中，然后加入异丙醇溶液，搅拌得到两性离子分散性溶液A；步骤3、将步骤1称取的多壁型碳纳米管加入两性离子分散性溶液A中，搅拌得到溶液B；步骤4、将溶液B进行超声分散得到溶液C；步骤5、将步骤1称取的氧化锆磨球加入溶液C中，然后通过振动混粉机进行振动，得到均匀碳纳米管溶液。本发明专利技术方法解决了现有技术中存在的CNTs有团聚，易形成弱相等问题。易形成弱相等问题。易形成弱相等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种均匀碳纳米管溶液的制备方法


[0001]本专利技术属于溶液制备
，涉及一种均匀碳纳米管溶液的制备方法。

技术介绍

[0002]金属基复合材料(Metal Matrix Composites,MMCs)是指基体成分为金属的复合材料。早期MMCs一般采用连续长纤维为增强体，如碳纤维、硼纤维、SiC纤维等。长纤维的加入可以提高复合材料的强度、模量、耐磨、导热、抗疲劳、耐高温等多方面的性能，成为先进武器、航空航天等领域极其关键的特种材料。但是，长纤维增强MMCs几乎没有塑性变形能力，高昂的制造成本、过大的加工难度和显著的各向异性使其仅能用于特定的应用场合。碳纳米管CNTs是直径在0.3nm到几十纳米，长度可到达几十微米的两边封闭的富勒烯管，管壁由六边形结构的碳组成，有单层(单壁碳纳米管)或多层(多壁碳纳米管)之分。碳纳米管具有优异的力学性能和物理性能。但是碳纳米管由于具有纳米级的管径，比表面积大，比表面能高，因而有很强的团聚趋向，在制备碳纳米管增强金属基复合材料的过程中，关键的步骤就是将碳纳米管均匀，弥散地分散在金属基体中，或使其呈束状分布，避免增强相在基体中团聚形成弱相。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种均匀碳纳米管溶液的制备方法，解决了现有技术中存在的CNTs有团聚，易形成弱相问题。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是，一种均匀碳纳米管溶液的制备方法，具体按照以下步骤实施：
[0005]步骤1、称取多壁型碳纳米管、两性离子分散剂、异丙醇溶液以及氧化锆磨球；
[0006]步骤2、将步骤1称取的两性离子分散剂加入容器中，然后加入异丙醇溶液，搅拌得到两性离子分散性溶液A；
[0007]步骤3、将步骤1称取的多壁型碳纳米管加入两性离子分散性溶液A中，搅拌得到溶液B；
[0008]步骤4、将溶液B进行超声分散得到溶液C；
[0009]步骤5、将步骤1称取的氧化锆磨球加入溶液C中，然后通过振动混粉机进行振动，得到均匀碳纳米管溶液。
[0010]本专利技术的特点还在于：
[0011]步骤1中称取的多壁型碳纳米管、两性离子分散剂和异丙醇溶液的质量比为0.1
‑
2.0:0
‑
2.5:50
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500，氧化锆磨球数量为5
‑
10颗。
[0012]步骤1中两性离子分散剂具体为十二烷基二甲基甜菜碱或甜菜碱型两性离子分散剂。
[0013]步骤2中搅拌是将容器置于磁力搅拌器上，利用磁力棒对溶液进行搅拌。
[0014]步骤2中磁力搅拌器的转速为400
‑
600r/min，运行时间为10
‑
20min。
[0015]步骤3中搅拌采用磁力搅拌器，磁力搅拌器的转速为300
‑
500r/min，运行时间为0.5
‑
2h，搅拌过程中容器进行密封。
[0016]步骤4中超声分散的温度为5
‑
18℃，时间为0.5
‑
1.5h，频率为39
‑
45KHz。
[0017]步骤5中振动混粉机振动频率为40
‑
50Hz，时间为0.5
‑
1h。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过将CNTs均匀分散在异丙醇溶液中，制备出均匀的CNTs溶液，此溶液在MMCs材料的制备过程中可以直接用来湿法球磨(SBM)，分散后的CNTs仍然具有更高的强度(60～110GPa)和刚度、更低的密度(2.1g/cm3)、更大的长径比(100～1000)以及更高的热传导能力(3000～6000W/m
·
K)，因此可在增加金属基体强度的同时降低密度，进一步提高减重效果，使CNTs在MMCs的应用中更加广泛。
附图说明
[0019]图1是本专利技术一种均匀碳纳米管(CNTs)溶液制备方法的制备流程图；
[0020]图2是本专利技术实施例1所获得样品的明场TEM图；
[0021]图3是本专利技术实施例2所获得样品的明场TEM图；
[0022]图4是本专利技术实施例3所获得样品的明场TEM图；
[0023]图5是本专利技术实施例4所获得样品的明场TEM图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0025]本专利技术一种均匀碳纳米管CNTs溶液的制备方法，如图1所示，具体按照以下步骤实施：
[0026]步骤1、称取多壁型CNTs、两性离子分散剂、异丙醇溶液以及氧化锆磨球，多壁型CNTs、两性离子分散剂和异丙醇溶液的质量比为0.1
‑
2.0:0
‑
2.5:50
‑
500，氧化锆磨球数量为5
‑
10颗；
[0027]步骤2、将步骤1称取的两性离子分散剂加入干净的烧杯，烧杯需干净无水分，再加入步骤1中称取的异丙醇溶液，异丙醇溶液的纯度要99.9％以上，将烧杯放置于磁力搅拌器上，设置磁力搅拌器的运行参数，转速为400
‑
600r/min，运行时间为10
‑
20min，利用磁力棒对溶液进行充分搅拌，使两性离子分散剂完全溶解，若分散剂没有完全溶解，需延长搅拌时间，直到所有分散剂完全溶解，得到两性离子分散性溶液A；
[0028]步骤3、将步骤1称取的多壁型CNTs加入到步骤2得到的两性离子分散性溶液A中，对磁力搅拌器设置运行参数，运行转速为300
‑
500r/min，运行时间为0.5
‑
2h，此过程需要将烧杯杯口密封，以防搅拌过程将溶液挥发，经过充分的搅拌后得到溶液B；
[0029]步骤4、将步骤3得到的溶液B放入超声机中，超声机工作参数设置为，温度5
‑
18℃，时间为0.5
‑
1.5h，工作频率39
‑
45KHz，对溶液B进行超声分散后得到溶液C；
[0030]步骤5、将步骤4得到的溶液C转入振动混粉机专用瓶密封瓶，加入5
‑
10颗步骤1中称取的直径为10mm的氧化锆磨球，然后将瓶子密封后安装至三维振动混粉机上进行振动能量的输入，振动混粉机工作参数为，振动频率40
‑
50Hz，工作时间0.5
‑
1h，振动完成后得到溶液D，即为均匀的CNTs溶液。
[0031]实施例1
[0032]一种均匀碳纳米管(CNTs)溶液的制备方法，具体包括以下几个步骤：
[0033]步骤1、称取所需原料
[0034]称取0.3g多壁型CNTs、0.3g两性离子分散剂、30g异丙醇溶液以及5颗氧化锆磨球，多壁型CNTs、两性离子分散剂和异丙醇溶液的质量比为1：1：100，氧化锆磨球数量为5颗；
[0035]步骤2、溶解两性离子分散剂
[0036]将步骤1称本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种均匀碳纳米管溶液的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、称取多壁型碳纳米管、两性离子分散剂、异丙醇溶液以及氧化锆磨球；步骤2、将步骤1称取的两性离子分散剂加入容器中，然后加入异丙醇溶液，搅拌得到两性离子分散性溶液A；步骤3、将步骤1称取的多壁型碳纳米管加入两性离子分散性溶液A中，搅拌得到溶液B；步骤4、将溶液B进行超声分散得到溶液C；步骤5、将步骤1称取的氧化锆磨球加入溶液C中，然后通过振动混粉机进行振动，得到均匀碳纳米管溶液。2.根据权利要求1所述的一种均匀碳纳米管溶液的制备方法，其特征在于，所述步骤1中称取的多壁型碳纳米管、两性离子分散剂和异丙醇溶液的质量比为0.1
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2.0:0
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2.5:50
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500，氧化锆磨球数量为5
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10颗。3.根据权利要求1所述的一种均匀碳纳米管溶液的制备方法，其特征在于，所述步骤1中两性离子分散剂具体为十二烷基二甲基甜菜碱或甜菜碱型两性离子分散剂。4.根据权利要求1所述的一种均匀碳纳米管溶液的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕振林，刘阳，贾磊，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：