一种低压自膨胀制备碳纳米管分散液的方法技术

本发明专利技术属于碳纳米管技术领域，具体涉及一种低压自膨胀制备碳纳米管分散液的方法，步骤一、对碳纳米管粗品进行纯化，去除碳纳米管粗品表面以及碳纳米管和碳纳米管之间的金属杂质，过滤并干燥后，获得纯化后的碳纳米管；步骤二、将溶液输送至反应腔，溶液在反应腔中高速流动并在其周边形成低压区，将纯化后的碳纳米管通入低压区中，纯化后的碳纳米管中的空气在低压区发生膨胀使碳纳米管和碳纳米管分散开，并被吸入高速流动的溶液中，最后排出反应腔，对溶液进行搅拌，获得碳纳米管分散液。本申请的分散方法分散效果好，分散效率高，且不破坏碳纳米管的结构。碳纳米管的结构。

【技术实现步骤摘要】
一种低压自膨胀制备碳纳米管分散液的方法


[0001]本专利技术属于碳纳米管
，具体涉及一种低压自膨胀制备碳纳米管分散液的方法。

技术介绍

[0002]碳纳米管作为一维量子材料，重量轻，为六边形结构，具有优异的力学、导热和导电性能，而随着对其研究的深入，碳纳米管更多优异的性能也被开发挖掘出来，应用更加广泛。但是碳纳米管极易发生团聚，这是由于纳米粉体的强聚效应以及纤维材料的粘结现象，团聚体的强吸附力和其长径结构使其想要均匀分散很困难。目前，碳纳米管较为常见的分散方法是将碳纳米管与分散剂一起加入溶剂中，通过球磨、超声震荡等强机械手段对碳纳米管进行分散，制备碳纳米管分散液，但是强机械式研磨法或超声波震荡会使大部分的碳纳米管发生断裂，形成长度较短的碳纳米管，碳纳米管结构被破坏，进而影响其性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种低压自膨胀制备碳纳米管分散液的方法，旨在解决现有碳纳米管分散方法会严重破坏碳纳米管结构的技术问题。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种低压自膨胀制备碳纳米管分散液的方法，其包括如下制备步骤：
[0006]步骤一、对碳纳米管粗品进行纯化，去除碳纳米管粗品表面以及碳纳米管和碳纳米管之间的金属杂质，过滤并干燥后，获得纯化后的碳纳米管；
[0007]步骤二、将溶液输送至反应腔，溶液在反应腔中高速流动并在其周边形成低压区，将纯化后的碳纳米管通入低压区中，纯化后的碳纳米管中的空气在低压区发生膨胀使碳纳米管和碳纳米管分散开，并被吸入高速流动的溶液中，最后排出反应腔，对溶液进行搅拌，获得碳纳米管分散液。
[0008]其中，步骤一的纯化方法为：将酸溶液输送至反应腔，酸溶液在反应腔中高速流动，高速流动的酸溶液周边形成低压区，将碳纳米管粗品通入低压区中，碳纳米管粗品中的空气在低压区发生膨胀将碳纳米管分散开，分散后的碳纳米管被吸入酸溶液中与酸溶液进行反应，最后排出反应腔，反应结束后将碳纳米管洗涤至中性后过滤，冷冻干燥获得纯化后的碳纳米管。
[0009]其中，步骤二中的溶液包括分散剂和溶剂。
[0010]其中，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸类高分子聚合物、聚醚类高分子聚合物、聚氨酯类高分子聚合物中的至少一种。
[0011]其中，所述溶剂为水或NMP。
[0012]其中，步骤二中，碳纳米管、分散剂和溶剂的质量比为8
‑
15：0.1
‑
1:84
‑
91.9。
[0013]其中，所述反应腔中的溶液流动速度为10m/s
‑
20m/s。
[0014]其中，所述低压区的气压为
‑
0.01MPa～
‑
0.06MPa。
[0015]其中，所述酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液、氢氟酸溶液中的至少一种。
[0016]其中，所述酸溶液的浓度为10％
‑
15％，所述碳纳米管粗品和酸溶液的质量比为1:50
‑
100。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]本专利技术利用高速流动的流体附近会产生低气压及吸附作用的原理，步骤二中，先将溶液输送至反应腔中，使溶液在反应腔中高速流动，高速流动的溶液周边形成低压区或负压区，再将纯化后的碳纳米管通入低压区中，由于碳纳米管粉体中含有空气，在低压区中，碳纳米管粉体中的空气发生膨胀，使碳纳米管和碳纳米管之间相互分离，碳纳米管和碳纳米管发生解聚，实现对碳纳米管粉体的分散，之后碳纳米管被吸附至流动的溶液中与溶液进行混合，溶液包覆碳纳米管并浸润碳纳米管，一同排出反应腔，由于反应腔外部的压力大于反应腔内部的压力，在溶液排出反应腔时，溶液在压力的作用下进一步被挤进碳纳米管之间的间隙中，进一步提高碳纳米管分散效果，后续经过简单的机械搅拌即可获得均匀分散的碳纳米管分散液。
[0019]本申请在对碳纳米管进行分散之前，先对碳纳米管粗品进行纯化处理，由于未经纯化的碳纳米管和碳纳米管之间存在金属杂质，通过先对碳纳米管粗品进行纯化，可以将碳纳米管粗品表面以及处于碳纳米管团聚体间隙中的金属杂质去除掉，使碳纳米管和碳纳米管之间的间隙变大，碳纳米管和碳纳米管之间存在更多的空气，使碳纳米管粉体在低压区可以更大程度的发生膨胀，增大膨胀后的碳纳米管和碳纳米管之间的间隙，有利于提高碳纳米管的分散效果。
[0020]本申请的分散方法，可以通过持续不断的通入溶液和待分散的碳纳米管粉体对碳纳米管进行分散，分散效率高，且分散效果好，不需要采用高强度的机械研磨手段对碳纳米管进行研磨，可以尽量保持碳纳米管原有的长径比，有利于保持碳纳米管的导电性能和力学性能。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。结合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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0022]在本专利技术的描述中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0023]在本专利技术的描述中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a
‑
b(即a和b),a
‑
c,b
‑
c,或a
‑
b
‑
c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
[0024]需要理解的是，本专利技术实施例中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本专利技术实施例相关组分的含量按比例放大或缩小均在本专利技术公开的范围之内。具体地，本专利技术实施例中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
[0025]另外，除非上下文另外明确地使用，否则词的单数形式的表达应被理解为包含该词的复数形式。术语“包括”或“具有”旨在指定特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合的存在，但不用于排除存在或可能添加一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合。
[0026]本专利技术实施例提供了一种低压自膨胀制备碳纳米管分散液的方法，其包括如下制备步骤：
[0027]步骤一、对碳纳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低压自膨胀制备碳纳米管分散液的方法，其特征在于，包括如下制备步骤：步骤一、对碳纳米管粗品进行纯化，去除碳纳米管粗品表面以及碳纳米管和碳纳米管之间的金属杂质，过滤并干燥后，获得纯化后的碳纳米管；步骤二、将溶液输送至反应腔，溶液在反应腔中高速流动并在其周边形成低压区，将纯化后的碳纳米管通入低压区中，纯化后的碳纳米管中的空气在低压区发生膨胀使碳纳米管和碳纳米管分散开，并被吸入高速流动的溶液中，最后排出反应腔，对溶液进行搅拌，获得碳纳米管分散液。2.根据权利要求1所述一种低压自膨胀制备碳纳米管分散液的方法，其特征在于，步骤一的纯化方法为：将酸溶液输送至反应腔，酸溶液在反应腔中高速流动，高速流动的酸溶液周边形成低压区，将碳纳米管粗品通入低压区中，碳纳米管粗品中的空气在低压区发生膨胀将碳纳米管分散开，分散后的碳纳米管被吸入酸溶液中与酸溶液进行反应，最后排出反应腔，反应结束后将碳纳米管洗涤至中性后过滤，冷冻干燥获得纯化后的碳纳米管。3.根据权利要求1所述一种低压自膨胀制备碳纳米管分散液的方法，其特征在于，步骤二中的溶液包括分散剂和溶剂。4.根据权利要求3所述一种低压自膨胀制备碳纳米管分散液的方法，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸类高分子聚合物、聚醚类高分子聚合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忻达，李子轩，马腾瑞，黄少真，王东锋，
申请(专利权)人：曲靖市飞墨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：