【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无机碳材料，尤其涉及一种水性碳纳米管分散液、其制备方法及应用。
技术介绍
1、碳纳米管(缩写为cnt)是由碳原子组成的直径为纳米级别的管状材料。cnt因其极高的比表面积和比强度、优异的导电性、导热性能以及出色的化学稳定性，在复合材料领域有着广阔的应用前景。但由于碳纳米管为管状的一维纳米材料，长径比极大，容易发生链的缠结从而发生团聚作用，另外，碳纳米管由碳原子构成，表现为非极性，很难在水、醇类等极性溶剂中均匀分散，进而限制了将其与聚合物均匀复合，由以上原因引起的不充分分散会导致材料无法充分发挥与碳纳米管的添加量相应的性能，限制了其在树脂基复合材料方面的应用。
2、通常，促进碳纳米管在水、醇类等极性溶剂中良好分散的方法有两种：一是对碳纳米管本身进行化学和/或物理改性，在表面接枝氨基、羧基等极性基团，但是这种改性会对碳纳米管本身的表面结构造成破坏，进而影响其导电、导热和机械性能(例如中国专利技术专利cn202310366145.2)；二是通过碳纳米管水分散剂制得可以使碳纳米管与水均匀混合的分散液。碳纳米管分散液是一种可以使碳纳米管均匀分散于其中的液体。常见的碳纳米管分散剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠等表面活性剂(例如中国专利技术专利cn201911118496.1)以及聚乙烯醇等亲水性聚合物(例如中国专利技术专利cn 202310491938.7)，但这类分散液的时效性较差，往往在几天后会出现沉淀物，通常需要配合第一种分散方法以达到更好的分散效果，而且通过这种方法制得的分散液难以应用于树脂基复合材料的
3、为了满足碳纳米管在树脂基复合材料方面的实际使用需求，尤其是在水性环氧树脂方面的应用，本专利技术合成了一类工艺简单、分散良好且稳定的碳纳米管分散体系，使碳纳米管可以更均匀、更稳定、更长效的分散在水、醇类等极性溶剂中。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种水性碳纳米管分散液、其制备方法及应用。
2、为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
3、第一方面，本专利技术提供一种水性碳纳米管分散液，包括碳纳米管、分散剂以及水性溶剂，所述分散剂至少包括由第一单体和第二单体共聚形成的聚合物；所述第一单体为含有氨基和或羧基的丙烯酰基单体；所述第二单体为丙烯基季铵卤盐。
4、第二方面，本专利技术还提供一种上述水性碳纳米管分散液的制备方法，其包括：
5、使分散剂、碳纳米管以及水性溶剂充分混合，获得水性碳纳米管分散液。
6、第三方面，本专利技术还提供一种上述水性碳纳米管分散液在制备复合材料中的应用。
7、基于上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少包括：
8、本专利技术所提供的碳纳米管分散液，通过丙烯酰基基团无规聚合形成分散剂，该分散剂同时含有季铵阳离子基团和氨基/羧基，两者与水分子之间具有良好的亲和力，体现出水溶性特征；同时，季铵阳离子将与碳纳米管表面形成阳离子-π相互作用，从而使分散剂与碳纳米管表面发生非共价缠结作用，并使其附于碳纳米管表面，进而促进了碳纳米管在水中的分散。更进一步，氨基/羧基的存在可以为之后环氧树脂/碳纳米管复合材料的制备做好铺垫。
9、同时，在分散剂的合成过程中，通过改变共聚物的化学组成、共聚单体的比例以及光引发剂的用量实现材料性能的有效控制。
10、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
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1.一种水性碳纳米管分散液，包括碳纳米管、分散剂以及水性溶剂，其特征在于，所述分散剂至少包括由第一单体和第二单体共聚形成的聚合物；
2.根据权利要求1所述的水性碳纳米管分散液，其特征在于，所述第一单体的结构式如式I所示：
3.根据权利要求1所述的水性碳纳米管分散液，其特征在于，所述聚合物中第一单体和第二单体的摩尔比为(0.1～100)：(1～100)；
4.根据权利要求1所述的水性碳纳米管分散液，其特征在于，所述聚合物的合成方法包括：
5.根据权利要求4所述的水性碳纳米管分散液，其特征在于，所述引发剂选自紫外光引发剂，所述聚合反应由紫外光引发。
6.根据权利要求5所述的水性碳纳米管分散液，其特征在于，所述引发剂的物质的量占聚合反应体系总物质的量的0.02％～0.25％。
7.权利要求1-6中任意一项所述的水性碳纳米管分散液的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，具体包括：
9.根据专利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管的直径为2-100
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管与分散剂的质量比为(0.1～50)∶(0.1～60)；
11.权利要求1-6中任意一项所述的水性碳纳米管分散液在制备复合材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种水性碳纳米管分散液，包括碳纳米管、分散剂以及水性溶剂，其特征在于，所述分散剂至少包括由第一单体和第二单体共聚形成的聚合物；
2.根据权利要求1所述的水性碳纳米管分散液，其特征在于，所述第一单体的结构式如式i所示：
3.根据权利要求1所述的水性碳纳米管分散液，其特征在于，所述聚合物中第一单体和第二单体的摩尔比为(0.1～100)：(1～100)；
4.根据权利要求1所述的水性碳纳米管分散液，其特征在于，所述聚合物的合成方法包括：
5.根据权利要求4所述的水性碳纳米管分散液，其特征在于，所述引发剂选自紫外光引发剂，所述聚合反应由紫外光引发。
【专利技术属性】
技术研发人员：陈海明，刘金明，茅东升，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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