[发明专利]一种纳米材料的分散方法

说明书

本发明提供一种纳米材料的分散方法，所述纳米材料的分散方法包括以下步骤：(1)将氧化剂溶解于强酸中，得到氧化剂的强酸溶液；(2)向步骤(1)得到的氧化剂的强酸溶液中加入纳米材料，搅拌分散，得到纳米材料分散液。本发明提供的纳米材料的分散方法，在不破坏纳米材料结构的前提下可以分散较高含量的纳米材料，最高可以得到纳米材料的质量含量为4％的纳米材料分散液；操作过程中不需要苛刻的封闭惰性气体保护；本发明提供的纳米材料的分散方法是一种可加工性强、环境友好的方法。

技术领域

本发明属于纳米材料材料技术领域，具体涉及一种纳米材料的分散方法。

背景技术

纳米材料应用于聚合物基复合材料时，一般采用溶液共混的方法复合，因此需要首先制备出稳定均一纳米材料分散液，其次与聚合物复合制备出性能优良的复合材料。但是由于颗粒细化到纳米级后，其表面积累了大量的正、负电荷，纳米颗粒的形状极不规则，这样造成了电荷的聚集。

纳米颗粒表面原子比例随着纳米粒径的降低而迅速增加，当降至1nm时，表面原子比例高达90％，原子几乎全部集中到颗粒表面，处于高度活化状态，导致表面原子配位数不足和高表面能。纳米颗粒具有很高的化学活性，表现出强烈的表面效应，很容易发生聚集而达到稳定状态，从而团聚发生，使得纳米材料应有的性能难以充分发挥。而且纳米材料其较大的比表面积，再加上片层与片层之间容易产生相互作用，进而极易出现团聚现象，因此纳米材料应用于增强复合材料性能时，其在基体中的分散问题一直面临着极大的挑战，且严重影响和制约其作为复合材料填料的应用潜力。因此，纳米材料粉体必须均匀分散，充分打开其团聚体，才能发挥其应有的奇异性能。

CN111821874A公开了一种纳米材料的分散方法，所述分散方法包括以下步骤：将所述纳米材料和表面活性剂混合，得到第一混合物；在第一负氧离子环境中，对所述第一混合物进行机械分散，得到第一分散物；在第二负氧离子环境中，对所述第一分散物进行超声分散，得到第二分散物。但是使用机械或者超声分散，可能会破坏纳米材料的结构。

CN110437373A公开了一种碳纳米管分散剂及其制备方法和应用，其中，所述碳纳米管分散剂含有聚(乙二醇)苯基醚丙烯酸与甲基丙烯酸二甲氨乙酯的共聚物；该碳纳米管分散剂对碳纳米管在水性溶剂中有显著的分散效果，而且其最低使用量可以降至碳纳米管总质量的10％。但是使用分散剂分散碳纳米管，最终的体系中残留杂质，分散过程不可避免地损伤碳纳米管长度，并且难以分散较高质量浓度的碳纳米管。

CN112210849A公开了一种具有高导电性单壁碳纳米管纤维的制备方法。该发明采用浮动催化剂化学气相沉积法制备具有高质量、大长径比的单壁碳纳米管，使用过氧化氢对高质量单壁碳纳米管进行预分散，使用氯磺酸溶解单壁碳纳米管制备出单壁碳纳米管液晶，将单壁碳纳米管液晶注射进入丙酮凝固浴中得到成型的单壁碳纳米管纤维。但是氯磺酸遇空气释放出大量对人体危害的酸性气体，需要在保护气氛下进行加工成型，可操作性较差。

CN104085879A公开了一种高浓度碳纳米管分散液的制备方法。所述方法包括以下步骤：(1)将碳纳米管在强氧化溶液中反应制备了羧基化碳纳米管；(2)在催化剂作用下羧基化碳纳米管可以和二元或多元胺在温和的条件下迅速地反应，从而得到了胺化碳纳米管；(3)通过加入表面活性剂，并在超声的作用下，将胺化碳纳米管分散在溶剂中，得到高浓度的碳纳米管分散液。但是步骤(1)在氧化过程中，碳纳米管的的结构遭到破坏，因此其力学、电学性质将明显下降；步骤(3)在超声作用下，碳纳米管管束逐渐打开的同时，碳纳米管的管长也在下降，并且在碳纳米管之间引入杂质，降低了管间的导电性能。

因此，如何提供一种纳米材料的分散方法，使其可以实现纳米材料的无损伤和高浓度分散，成为目前亟待解决的问题。

发明内容