[发明专利]一种碳纳米管的物理分散方法

说明书

技术领域

    本发明属于无机材料和有机材料的领域，具体涉及一种将碳纳米管进行物理分散的方法。

背景技术

碳纳米管(Carbon Nanotube, 简称CNT) 是一种具有特殊结构的一维量子材料,具有高比表面积、高比表面能和高反应活性的特点。它具有特殊的物理化学性能，如：耐热、耐腐蚀、传热及导电性好，具备独特的电子、孔腔结构及吸附性能。使其应用领域囊括了生物学、信息、电学、光学、环境科学等诸多领域等各个方面。如:用于电子材料、储氢材料、催化材料、吸附材料、用作超级电容器电极材料、复合材料（导电或抗静电塑料、电磁干扰屏蔽材料和隐形材料）、信息储存、纳米装置(纳米机器人)、超大规模集成电路散热衬托材料、计算机芯片导热板、纳米同轴电缆、分子晶体管、电子开关、美容材料、抗震建筑、在碳纳米管内进行管道合成、放射性清洁及同位素分离等。

碳纳米管具有诸多优点及广泛应用，不过碳纳米管既是纳米材料又是管，属一维纳米材料，很容易发生团聚。碳纳米管团聚的原因有两个：缠绕和大比表面积引起的高表面活化能。在实际应用过程中，其团聚形态往往会破坏单根碳纳米管所表现出的优异的力学、电学特性，从而限制了碳纳米管的应用。怎样简单的得到均匀分散的碳纳米管是当前研究的热点。主要能高效将碳纳米管分散的方法主要有两类：化学修饰和物理分散。化学方法的实验条件苛刻，一般12小时内又会重新团聚。物理分散一般是通过表面活性剂对其进行分散，在以水为介质的体系中，该方法对碳纳米管的分散有较好的效果。

发明内容

    本发明的目的是采用OP乳化剂作为分散剂，利用超声震荡对丙三醇水溶液中的碳纳米管进行分散。

    本发明采用的OP乳化剂是一种非离子型表面活性剂，通过在去离子水和丙三醇为溶剂的水溶液中加入OP来降低碳纳米管的表面张力，改变体系的界面状态而达到分散的目的；OP乳化剂吸附在碳纳米管上，可防止或降低碳纳米管的聚集作用及相互缠绕现象。而超声震荡做药有两个方面的作用(1)在超声场中，超声波的空化作用可以产生局部的高温高压环境和具有强烈冲击力的微射流。利用局部高温、高压或强冲击波和微射流等，可大幅度地削弱纳米颗粒间的作用能，从而有效地防止纳米颗粒团聚而使之充分分散。(2)在超声波作用下，体系中各种组分(如分子、集合体、颗粒、液珠、气泡等)的共振而引起的共振效应．超声过程中使用冷水循环防止升温引起再次团聚。而对碳纳米管分散性能的表征一般有2种方式：静置分散液直至沉淀（记录沉淀时间）和离心加速沉降（记录离心时间）。由于本发明所得的分散液极难被离心沉淀出来，所以选择静置沉淀观察其沉淀时间。

本发明先将OP乳化剂加入到溶剂中，在放到水浴锅中水浴加热，并进行搅拌，使OP乳化剂完全溶于溶剂，然后在加入一定量的碳纳米管，在超声波中进行超声震荡得到均匀分散的碳纳米管溶液。最后静置分散的碳纳米管溶液并记录其沉淀时间。

其中溶剂为去离子水和丙三醇的混合液，其配比为10:1~ 0.5:1；OP乳化剂的类型为：OP8、OP9、OP10、OP12中的一种或多种，其用量占整个溶液体积的0. 5~5%，碳纳米管的量是按质量体积比的0.1~16（mg/mL）加入的。水浴锅的温度设在25~75℃，搅拌的时间控制在10min~60min之间，超声震荡的时间控制在10min~180min。

与现有技术相比，本发明采用OP乳化剂分散碳纳米管，得到较好的效果，分散的碳纳米管溶液可保存好几个月而不会沉淀，其实验过程操作简单、无污染。

具体实施方式

以下通过两个实施例，来对本发明加以进一步说明。

实施例1分散碳纳米管的方法为。

将OP乳化剂、去离子水、丙三醇以1:10:10的比例混合，在50℃的水浴锅中加热、搅拌30min，使OP乳化剂完全溶于去离子水与丙三醇的混合液，将碳纳米管按10mg/mL的质量体积比加入上述混合液，超声震荡60min，即得到碳纳米管的分散液。

    实施例2分散碳纳米管的方法为。

    将OP乳化剂、去离子水、丙三醇以1:15:5的比例混合，在60℃的水浴锅中加热、搅拌30min，使OP乳化剂完全溶于去离子水与丙三醇的混合液，将碳纳米管按8mg/mL的质量体积比加入上述混合液，超声震荡60min，即得到碳纳米管的分散液。

    以上是针对本发明的可行实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围中。