[发明专利]一种炭黑纳米材料的制备方法

权利要求书

1.一种炭黑纳米材料的制备方法，其特征在于,是将有机硅溶液加入到碳纳米管或改性石墨烯纳米材料中，得到有机硅水解溶液，然后将其加入到炭黑或改性炭黑材料中，使纳米材料碳纳米管或石墨烯镶嵌在炭黑表面或支 链中，制得改性炭黑纳米材料，具体包括以下步骤：

(1.1)有机硅化合物和水、醇混合搅拌得到有机硅溶液，有机硅化合物在有机硅溶液中的重量比为1-20％，然后加入酸性催化剂，并将pH值调至3.5-5.5，得到有机硅水解溶液；

(1.2)将碳纳米管或改性石墨烯纳米材料加入到有机硅水解溶液中，纳米材料占有机硅溶液中的重量比为1-10％，有机硅水解溶液经高压、剪切乳化后与炭黑或改性炭黑充分混合反应，使纳米级碳纳米管或改性石墨烯镶嵌在炭黑表面或者支 链中，碳纳米管或改性石墨烯占炭黑质量的1-10％，干燥后得到改性炭黑纳米材料；

其中，有机硅化合物选自氯代三甲基硅烷、酰氧基有机硅烷、四烃基硅烷、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基或三乙氧基硅烷中的一种。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1.1)中的酸性催化剂为冰醋酸或丙酸。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1.2)的反应温度为150-900℃。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，纳米材料石墨烯的改性方法包括以下步骤：

(4.1)石墨烯制备，将石墨烯粉末进行表面热处理，然后加入到有机溶剂中进行超声分散，得到石墨烯悬浮液，离心、蒸发去除溶剂，洗涤、过滤及干燥得到黑色的片状结构石墨烯粉体；

(4.2)石墨烯改性，将石墨烯粉体和乳化的改性剂混配均匀，在120℃的温度下保持30-60min，得到有机改性石墨烯。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，表面热处理的条件为1000℃下灼烧1h；超声分散的时间为120min，超声分散的功率为240W。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮、四氢呋喃、乙醇，苯乙烯、甲磺酸、异丙醇，甲醇、二氯甲烷、二甲基亚砜的一种。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的改性剂选自2,4-甲苯二异氰酸酯、双十二烷基二甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基氨基丙酸钠、聚丙烯酰胺、甘胆酸钠、氨基硼酸酯，脂肪醇醚硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或聚乙二醇对异辛基苯基醚中一种。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，改性炭黑的制备方法为：将粉末状炭黑与改性材料在混合机中进行搅拌混合，混合机的加热系统使炭黑与改性材料在80-200℃之间产生反应，干法制得改性炭黑材料；或者将粉末状炭黑加入到改性材料的溶液中，粉状炭黑与改性材料的溶液在混合机中进行混合，直接湿法制得改性炭黑材料；

其中，所述改性材料为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂、四甲基二硫代秋兰姆、二烯丙基二硫代磷酸ATPA、烯烃基多硫化物、氨基硼酸酯、硅硼偶联剂或双氧水中的一种。