[发明专利]一种高含量碳纳米管液晶分散体系及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域。它涉及一种碳纳米管分散体系及其制备方法，尤其是一种高含量碳纳米管液晶分散体系及其制备方法。

背景技术

碳纳米管是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口)的一维量子材料。它主要由呈六边形排列的碳原子构成单层或多层同轴圆管。碳纳米管具有极高的长径比和完美无缺陷的结构，因而其强度达到了钢的100倍，而重量则只有钢的1/6，是一种优秀的增强材料；同时它还具有异常电学和化学性能，有望用作为分子导线，纳米半导体材料，催化剂载体，分子吸收剂和近场发射材料等，被科学家们称为21世纪最有前途的纳米材料。

但是，由于其纳米尺寸，碳纳米管具有极强的表面活性，导致碳纳米管极易发生团聚，很难分散。因而碳纳米管分散液的制备受到了极大的关注。通过表面处理和活性剂的添加，可以使碳纳米管分散在溶液中。但是表面处理方法往往对碳纳米管的结构造成破坏，而获得的碳纳米管分散浓度通常都很低。

因此，高含量碳纳米管分散液的制备意义重大。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纳米管分散体系及其制备方法，尤其是一种高含量碳纳米管液晶分散体系及其制备方法。这种碳纳米管液晶分散体系含有高含量且定向取向的碳纳米管，为制备高含量、高质量的碳纳米管产品提供了条件。

本发明解决技术问题的技术方案如下：

一种高含量碳纳米管液晶分散体系，其特征是它是一种含有质量百分比含量为1～10％且直径为0.9～100nm的单壁或多壁碳纳米管、质量百分比含量为0～3％的表面活性剂和质量百分比含量为87～99％的液晶相的液晶分散体系。

所述的表面活性剂为Triton X-100、Tween 65、乳化剂OP、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基溴化铵中的一种。

所述的液晶相为双亲化合物如辛基硫酸钠、癸基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、十四烷基硫酸钠、对辛基苯磺酸钠、对十二烷基苯磺酸钠、CH₃(CH2)₉(OCH₂CH₂)₆OH、CH₃(CH2)₉(OCH₂CH₂)₉OHCH₃(CH₂)₄₁(OCH₂CH₂)₄OH、硬脂酸盐、月桂酸盐、肉豆蔻酸盐、棕榈酸盐、磷酯、胆甾醇、糖脂、十二烷基氯化铵、十二烷基溴化铵、甲基十二烷基氯化铵、甲基十二烷基溴化铵、癸基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、长链氨基酸、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基酯、Aerosol OT、缩六乙二醇单辛醚的水体系液晶相中的一种，或者液晶高分子如芳香族聚酰胺、芳香族聚酰胺-酰肼、芳香族聚酰肼、芳香族聚酯、聚对苯撑苯并双噻唑、聚苯并噻唑、聚苯并噁唑、芳香族聚酮、芳香族聚醚、芳香族聚硫醚、芳香族聚砜、聚丙烯酸酯、羧甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯衍生物、聚硅氧烷、纤维素及其衍生物、多肽、蛋白质、核酸、烟草花病毒、细胞膜的液晶相中的一种。

本发明所述的一种高含量碳纳米管液晶分散体系，其制备方法步骤如下：

(1)将占液晶分散体系质量百分比含量为1～10％且直径为0.9～100nm的单壁或多壁碳纳米管和占液晶分散体系质量百分比含量为0～3％的表面活性剂加入到占液晶分散体系质量百分比含量为87～99％的液晶相中，进行混合；

(2)将步骤(1)中得到的混合溶液进行超声处理，超声温度为-20～385℃，超声频率为20～40KHz，功率为300～2400W，超声时间为5～60min，制备得到一种高含量碳纳米管液晶分散体系。

所述的步骤(1)中，所选用的液晶相为双亲化合物的水体系液晶相中的一种时，表面活性剂占液晶分散体系质量百分比含量为0。

所述步骤(2)中，所采用的超声温度在超声处理过程中应保持在使液晶相呈现液晶态的温度范围。

本发明的有益效果是：

本发明的一种高含量碳纳米管液晶分散体系含有高含量碳纳米管，且碳纳米管在该分散体系中呈定向取向排列，为制备高含量、高质量的碳纳米管产品提供了条件。

具体实施方式