[发明专利]利用碳纳米颗粒的插层制备纳米结构材料的方法

权利要求书

1.一种制备纳米结构材料的方法，其包括：

提供具有选定组成的碳纳米颗粒(CNP)混合物；

提供配置为对所述碳纳米颗粒(CNP)进行插层的插层纳米颗粒(INP)；

通过以选定的CNP：INP之比混合所述插层纳米颗粒(INP)，对所述碳纳米颗粒(CNP)进行插层，以形成插层材料；以及

以选定的浓度将所述插层材料与基础材料结合，所述基础材料为所述插层材料提供基质。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳纳米颗粒(CNP)包括碳纳米管颗粒(CNT)或碳纳米纤维颗粒(CNF)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述插层纳米颗粒(INP)包括埃洛石纳米颗粒(HNP)。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述基础材料包括聚合物。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述插层步骤包括所述碳纳米颗粒(CNP)和所述插层纳米颗粒(INP)悬浮在流体介质中的高能混合过程。

6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括，采用配置为增强所述插层步骤的不同类型的化学改性或表面处理，将纳米改性剂作用于所述碳纳米颗粒(CNP)和所述插层纳米颗粒(INP)。

7.一种制备纳米结构材料的方法，其包括：

提供选自由碳纳米管颗粒(CNT)和碳纳米纤维颗粒(CNF)所组成之组的碳纳米颗粒(CNP)混合物；

提供配置为对所述碳纳米颗粒(CNP)进行插层的埃洛石纳米颗粒(HNP)；

采用化学改性或表面处理，对所述碳纳米颗粒(CNP)和所述埃洛石纳米颗粒(HNP)进行改性，以增强所述埃洛石纳米颗粒(HNP)对所述碳纳米颗粒(CNP)的插层；

通过在流体介质中以选定的CNP：HNP之比混合所述埃洛石纳米颗粒(HNP)和所述碳纳米颗粒(CNP)，对所述碳纳米颗粒(CNP)进行插层，以形成由多个纳米颗粒(NP)组成的插层材料；以及

以选定的浓度将所述插层材料与聚合物基础材料结合，所述聚合物基础材料为所述插层材料提供基质。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述碳纳米颗粒(CNP)混合物包括选自由石墨烯颗粒、石墨颗粒、炭黑、“非晶态”次晶或多晶碳颗粒、纳米金刚石、或者单层或多层富勒烯颗粒所组成之组的至少一种碳纳米颗粒。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述改性步骤包括使所述碳纳米颗粒(CNP)氧化，以及将基团附着在氧化的碳纳米颗粒(CNP)的表面上。

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述插层步骤包括在选定的一段时间进行的混合过程，所述混合过程选自由高频机械波、高剪切混合、湿磨和高压均质化所组成之组。

11.根据权利要求7所述的方法，其中所述插层步骤包括超声破碎和/或高剪切混合。

12.根据权利要求7所述的方法，其中所述CNP∶HNP之比为3∶1。

13.根据权利要求7所述的方法，其中相对于所述聚合物基础材料，所述纳米颗粒(NP)的浓度为0.01重量％至30重量％。

14.根据权利要求7所述的方法，其中所述结合步骤包括：将所述插层材料与所述聚合物基础材料分批均质化，然后在具有螺杆的挤出机中将批料配混。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述螺杆的长径比(L/D)约为40。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述挤出机具有多个加热区，所述多个加热区的温度曲线为负梯度。