[发明专利]碳纳米管-高分子复合材料的气相聚合生产方法及装置

权利要求书

1.一种碳纳米管-高分子复合材料的气相聚合生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供催化剂及碳纳米管；

提供聚合单体；

所述聚合单体、催化剂及碳纳米管在无水无氧环境下进行气相聚合原位获得碳纳米管-高分子复合材料。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳纳米管的外径小于100nm，平均长径比不低于100。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳纳米管在气相聚合前经过预分散处理，预分散后所述碳纳米管的平均团聚粒径小于等于5μm，堆积密度为20-500kg/m³。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳纳米管在气相聚合前经过脱水、脱氧及脱金属处理。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合单体包括烯烃、炔烃和芳烃中的一种或多种的混合物。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述聚合单体包括乙烯、丙烯及第三共聚单体，获得的所述碳纳米管-高分子复合材料为碳纳米管-乙丙橡胶复合材料。

7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述气相聚合的反应温度为25-100℃，反应压力为0.3-10MPa。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，碳纳米管、催化剂(不含溶剂)、聚合单体三者的质量比为10-10⁶:1:10⁴-10⁷。

9.如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，在进行气相聚合之前将部分碳纳米管与全部催化剂共同分散在溶剂中预混，其余碳纳米管在进行气相聚合过程时加入，其中参与预混的碳纳米管与催化剂(不含溶剂)的质量比为0-10:1。

10.如权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，先将部分聚合单体与碳纳米管及全部催化剂进行预聚合，然后将剩余聚合单体与预聚合产物继续进行主聚合，其中，预聚合过程中投入的碳纳米管:催化剂(不含溶剂):聚合单体的质量比为10-10⁶:1:1-10³。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述预聚合的反应温度为25-40℃，反应压力为0.3-1MPa；所述主聚合的反应温度为50-100℃，反应压力为1-10MPa。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气相聚合为半连续过程或连续过程。

13.一种碳纳米管-高分子复合材料的气相聚合生产装置，其特征在于，所述生产装置为包括聚合单体原料入口、碳纳米管加注口、催化剂加注口、出料口及尾气出口的搅拌釜、环管或流化床。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，当所述生产装置为流化床时，碳纳米管注入口及催化剂注入口位于气体分布器之上，且距气体分布器的距离d满足min{50cm,0.25H}≤d≤max{100cm,0.5H}，其中H为流化床床层高度。

15.如权利要求13或14所述的装置，其特征在于，所述碳纳米管加注口紧邻所述催化剂加注口，位于所述催化剂加注口上方、下方或外部。

16.如权利要求13至15任一项所述的装置，其特征在于，碳纳米管注入口和催化剂注入口自上而下斜插入生产装置，与垂直方向夹角小于等于90°。

17.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述出料口位于密相区中，且所述出料口低于所述碳纳米管加注口和催化剂加注口。