[发明专利]一种碳纳米管的表面处理方法及用其制备复合塑料的方法

说明书

技术领域

本发明属于改性塑料技术领域，尤其涉及一种碳纳米管的表面处理方法及 用其制备复合塑料的方法。

背景技术

碳纳米管CNT具有最简单的化学组成及原子结合形态，却展现了最丰富多 彩的结构以及与之相关的物理化学性能，如耐热、耐腐蚀、耐热冲击、传热和 导电性等。碳纳米管的尺度、结构、拓扑学因素和碳原子相结合又赋予了碳纳 米管极为独特而广阔应用前景的性能，其最为突出的特性主要有以下三点：(1) 碳纳米管的直径处于纳米级，长度则可达数微米至数毫米，因而具有很大的长 径比，是准一维的量子线。(2)碳纳米管与石墨一样，碳原子之间是sp2杂化， 每个碳原子有一个未成对电子位于垂直于层片的π轨道上，因此碳纳米管具有 优良的导电性能。根据卷曲情况的不同，碳纳米管的电学特性可表现为金属型 或半导体型。(3)碳纳米管是由自然界最强的价键之一，sp2杂化形成的C＝ C共价键组成，因此碳纳米管是所有已知最结实、刚度最高的材料之一。它弹 性模量大于1TPa，能承受大于40％的张力应变而不会呈现脆性行为、塑性变形 或键断裂。

在改性工程塑料领域，碳纳米管因上述优良特性，及相比于不锈钢纤维和 碳黑等微米级填料可赋予热塑性树脂更高的导电率，自从1991年被日本科学家 Iijima发明以来，引起了材料领域的又一轮新的革命。对于纳米尺度的填料而 言，纳米颗粒在树脂中的均匀分散是复合材料制备的关键所在。通过对纳米填 料表面的化学改性，可以较好的改善填料和聚合物树脂的相容性，从而达到较 好的改性效果。然而，就目前改性塑料领域所使用的技术而言，并未让碳纳米 管展现出其应有的“纳米”特性，尤其是其导电率与理论值仍有一定差距。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纳米管的表面处理方法，旨在解决通过现有 的碳纳米管与聚合物树脂的相容性差而导致的用其制备的复合塑料导电性能差 的问题。

本发明是这样实现的，一种碳纳米管的表面处理方法，所述方法包括下述 步骤：

将真空干燥后的碳纳米管在高速搅拌机中搅拌10～15分钟；

分3～5次浇入或喷入偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物在碳纳米管中， 每次浇入或喷入所述偶联剂与石油醚稀释剂的液体混合物在碳纳米管中后，先 搅拌3～8分钟，再停止搅拌1～3分钟；

将搅拌后生成的产物在真空干燥箱中干燥2～4小时，生成表面处理后的碳 纳米管。

本发明的另一目的在于提供一种利用如上所述的表面处理方法处理后的碳 纳米管制备复合塑料的方法，所述方法包括下述步骤：

将表面处理后的碳纳米管与重量比为1∶1～3的聚合物树脂在高速搅拌机中 搅拌5～15分钟，混合制成侧喂料，其它组分均匀混合制成主喂料；

双螺杆挤出机将所述侧喂料与所述主喂料在熔融状态下充分捏合后共同挤 出、冷却、干燥、切粒，生成复合塑料。

本发明的另一目的在于提供一种对如上所述的方法制备的复合塑料进行注 塑的方法，注塑机对所述复合塑料进行注塑成型时的加工温度是260～330℃， 模温是60～140℃，背压是0.5～1.5MPa，射出速率是10～30mm/s。

在本发明中，先将真空干燥后的碳纳米管在高速搅拌机中进行初步分散， 再浇入或者喷入偶联剂同时进行多次搅拌以实现碳纳米管的良好分散以及表面 处理，确保碳纳米管与聚合物树脂的相容性，利用该表面处理过的碳纳米管即 可制备成具有优良导电率的复合塑料。

附图说明

图1是本发明实施例提供的碳纳米管的表面处理方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的利用如上所述的表面处理方法处理后的碳纳米 管制备复合塑料的方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，先将真空干燥后的碳纳米管在高速搅拌机中进行初步 分散，再浇入或者喷入偶联剂同时进行多次搅拌以实现碳纳米管的良好分散以 及表面处理，确保碳纳米管与聚合物树脂的相容性，利用该表面处理过的碳纳 米管即可制备成具有优良导电率的复合塑料。