[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，属于纳米材料领域，采用表面活性剂和两阶段超声协同作用，不仅获得显著的分散效果，而且方法简单、易操作，显著节约制备的时间成本。此外，本发明的单壁碳纳米管均匀分散在复合材料中且不影响复合材料中其它组分，从而不影响其他成分的功能发挥以及复合材料的整体性能。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种纳米材料的分散方法。

背景技术

碳纳米管拥有纳米级直径微米级长度和管状结构，单壁碳纳米管独特的管状结构和完美的碳碳共价键，使他拥有优良的物理性质和化学性质，如超高的力学性能和非常好的电学导电性，良好的化学稳定性和特殊的光学性能。

由于单壁碳纳米管具有很高的力学性能，可以增强复合材料的综合性能，掺杂碳纳米管的复合材料具有很好的光稳定性，高强度，掺杂少量的碳纳米管还能大大的提高复合材料的电导率。但是由于单壁碳纳米管是疏水分子且碳纳米管之间存在着一定强度的范德华力，容易聚集在一起，难溶于水或其它溶剂中。这样影响了单壁碳纳米管的单体特性，制约了其很多方面的应用，因此如何得到稳定分散的碳纳米管或者其悬浊液是碳纳米管研究领域的关键问题。

目前，对于单壁碳纳米管的分散方法涉及较广，通常采用物理方法或表面改性的方法，但往往其方法较为复杂或者涉及的成本较高。如物理法分散碳纳米管的方法通常是利用高能量的超声震荡分散碳纳米管，并利用高速离心过程对碳纳米管分散悬浮液进行纯化处理。此外，表面改性法包括机械表面改性分散法，共价表面改性分散法，非共价表面改性分散法，辐射表面改性分散法等。但其方法不仅自身较为繁琐，且经改性的单壁碳纳米管易和复合材料中的其他组分发生反应，从而影响其他成分的功能发挥，进而影响到复合材料的整体性能等。

单壁碳纳米管可以分散在多种溶剂中，如乙醇、三氯甲烷等。文章Wu B,Bai L,Gong Q,et al.Effect of Non-Ionic surfactants on the dispersion of multiwalledcarbon nanotubes at high loading in ethanol[J].Acta Physico-Chimica Sinica,2009,25(6):1065-1069通过使用非离子表面活性剂Triton X-100和Tween6.5将高浓度多壁碳纳米管分散在乙醇中生成悬浮液，其悬浮液在乙醇中长期稳定。文章Yoshio S,TatamiJ,Yamakawa T,et al.Dispersion of carbon nanotubes in ethanol by a beadmilling process[J].Carbon,2011,49(13):4131-4137通过将球磨后的碳纳米管分散在乙醇溶液中，得到碳纳米管悬浮液，其中，碳纳米管以棒状纳米尺寸分散。文章Zhang J,GaoL,Sun J,et al.Dispersion of Single-Walled carbon nanotubes by nafion inWater/Ethanol for preparing transparent conducting films[J].Journal ofPhysical Chemistry C,2008,112(42):16370-16376通过使用全氟磺酸将单壁碳纳米管分散在不同比例的水/乙醇溶液中。文章Zhao L P.Gao L.Stability of multi-walledcarbon nanotubes dispersion with copolymer in ethanol[J].Colloids andSurfaces A-Physicochemical and Engineering Aspects,2003,224(1-3):127-134通过使用20dmb％共聚物作为分散剂，将1wt％多壁碳纳米管分散在乙醇中得到稳定悬浮液。

但是以乙醇为分散液时，颗粒之间容易聚集在一起，不易维持纳米尺寸，且以乙醇为溶剂，分散的单壁加入到一些复合物中，可能会影响其他组分的性质。