[发明专利]一种碳纳米管导电母粒及其制备方法

说明书

本发明属于碳纳米管应用技术领域，涉及一种碳纳米管导电母粒及其制备方法。导电母粒的组分为：多壁碳纳米管、蜡、分散助剂、聚合物，具体制备方法为，将白油和蜡混合，加热熔化蜡，在加入多壁碳纳米管、分散助剂及聚合物，高速搅拌分散均匀，采用压榨及烘干的方法将白油除去，再通过挤出共混拉条切粒成导电母粒。本发明的有益效果为：本发明利用白油和蜡熔化液态下相容性较好且与碳纳米管浸润性良好的特性，使得多壁碳纳米管得到有效分散。压榨后多壁碳纳米管分散状态被保留下来，进入到聚合物熔体中，制得母粒改性材料导电阈值低，解决了多壁碳纳米管在高粘度聚合物熔体中难分散的问题。此方法工艺简单，加工过程粉尘飞扬少，白油可重复利用。

技术领域

本发明涉及属于碳纳米管应用技术领域，更具体而言，涉及一种碳纳米管导电母粒及其制备方法。

背景技术

碳纳米管属于一维碳纳米材料，即直径为纳米级尺度的小管形状。其具备良好的导电性、高导热性、化学稳定性及热稳定性，由于其密度小且长径比大，碳纳米管成为一种良好的高分子复合材料导电填料。高分子材料通常电阻率很高，长期使用会使得高分子制品产生大量静电，可能损坏制品，还存在造成着火爆炸的危害。为解决这个问题，在高分子材料中添加抗静电母粒是一个普遍的解决方案。

通常，碳纳米管高分子复合导电材料的导电母粒制备方法大致有两大类，一是将高分子材料与碳纳米管经过双螺杆挤出机或密炼机熔融共混制备得到导电母粒，二是将高分子材料溶解在溶剂中，加入碳纳米管进行机械搅拌或超声进行分散，再将溶剂除去制备得到导电母粒。

CN 101870802 A提出了一种将成纤高聚物与导电成分、偶联剂和分散剂经高速混合后进行双螺杆挤出造粒制得导电母粒的固相分散方法，各组分在进行高速混合时会有大量粉尘飞扬。另外由于在双螺杆挤出过程中，高分子材料的熔体粘度较高，碳纳米管分散效果有限，这导致制备材料所需碳纳米管量较多，势必会增加成本，还可能对基体材料的力学性能造成影响。

CN 104744788 A提出了一种将乙烯一醋酸乙烯酷共聚物完全溶解于良溶剂，在超声搅拌的条件下加入碳纳米管混合均匀，待良溶剂挥发完全，在粉碎机中粉碎得到碳纳米管母料。此类对聚合物溶解性较好的溶剂可选较少，一般为具有毒性的有机溶剂，且需溶解聚合物的溶剂量较大，溶剂挥发较慢，难以规模化生产。

为了得到更好的分散效果，人们还会采用低粘度液体有机溶剂对碳纳米管进行分散。CN 104844820 A公开了一种采用有机溶剂超声和机械搅拌分散碳纳米管用于制备碳纳米管导电母粒及应用的方法，虽然浓缩后去除了有机溶剂，但加工过程中有机溶剂挥发后具有一定毒性，会带来空气污染，造成健康危害。CN 107880369 A公开了一种基于碳纳米管及石墨烯复配体系的聚烯烃导电母粒及其制备方法，将碳纳米管和石墨烯分散于易挥发性惰性溶剂中，随后经超声制备得到分散液，再与原料、相容剂混合，通过双螺杆挤出制备得到碳纳米管母粒。有机溶剂的大量使用，不仅不利于环保，也将对规模化生产带来巨大安全隐患，同时超声的处理方式难以实现规模化生产。

传统碳纳米管导电母粒制备方法存在碳纳米管难分散、粉尘飞扬、使用有毒害溶剂及生产效率低等缺陷。

发明内容

本发明公开了一种碳纳米管导电母粒及其制备方法，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。

为了解决上述问题，本发明的技术方案：一种碳纳米管导电母粒，所述碳纳米管导电母粒的各个组分的质量百分比为：多壁碳纳米管10％-40％、蜡10％-40％、分散助剂5-20％、聚合物20-75％，组分的质量百分比之和等于100％。

进一步，所述蜡为蒙旦蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。

进一步，所述聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚酯或聚酰胺。

进一步，所述分散助剂为油溶性分散剂。