[发明专利]基于凝胶注模成型的炭黑纳米材料及其制备方法

说明书

本发明涉及纳米材料技术领域，具体地说，涉及基于凝胶注模成型的炭黑纳米材料及其制备方法。其包括以下重量份的原料组成：炭黑20‑30份、改性剂1‑5份、增强剂1‑5份、凝胶单体1‑3份、交联剂1‑3份、分散剂0.1‑1份，其余为去离子水；该基于凝胶注模成型的炭黑纳米材料及其制备方法中，通过加入的改性剂和增强剂，提升了炭黑的强度，并提升了炭黑的分散性，通过该发明制备的炭黑纳米材料，具有较强的分散性，其粒径较低，强度较好。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体地说，涉及基于凝胶注模成型的炭黑纳米材料及其制备方法。

背景技术

凝胶注模成型是近几年来发展起来的一种新颖的湿法成型方法，它是传统的陶瓷成型过程与高分子化学相结合的产物它以有机溶剂或水作为粉料的分散介质，通过加入分散剂使之形成均一稳定的悬浮体系悬浮体中加入一定量的有机单体，利用有机单体的聚合完成粉体的固化过程这种成型方法具有坯体强度高、收缩率低、适于成型复杂形状等优点。

炭黑是一种微观结构粒子形态和表面性能都极为特殊的炭素材料是利用烃类物质油类或天然气等碳氢化合物裂解和不完全燃烧而成的细小粒状黑色粉末状物质炭黑；由于炭黑比表面积较大，极易聚集，很难实现其在高分子基体或有机溶剂中的均匀分散，从而限制了其潜在性能的最大发挥。

发明内容

本发明的目的在于提供基于凝胶注模成型的炭黑纳米材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供基于凝胶注模成型的炭黑纳米材料，包括以下重量份的原料组成：炭黑20-30份、改性剂1-5份、增强剂1-5份、凝胶单体1-3份、交联剂1-3份、分散剂0.1-1份，其余为去离子水。

作为本技术方案的进一步改进，所述改性剂选自乙烯基单体和聚碳酸酯中的至少一种，通过聚碳酸酯和乙烯基单体改性的炭黑粒径99％都集中在30nm以下。

作为本技术方案的进一步改进，所述增强剂甲基丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸中的一种，通过甲基丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸改性炭黑，起到了增强的效果，并提升了炭黑的分散性。

作为本技术方案的进一步改进，所述凝胶单体为丙烯酰胺，凝胶单体的添加，不但起到使浆料变成凝胶的作用，而且可以改善浆料的流变性，有利于下一步的脱气和注模。

作为本技术方案的进一步改进，所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺。

作为本技术方案的进一步改进，所述分散剂选自柠檬酸铵、聚乙二醇和聚丙烯酸铵中的至少一种，该类分散剂具有稳定性高、水溶性好的优点，加入分散剂可以有效提高其分散性及稳定性，进而提高浆料固相含量。

另一方面，本发明提供了一种用于制备如上述中任意一项所述的基于凝胶注模成型的炭黑纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将炭黑、改性剂和增强剂，加入至混炼机中混炼，制得纳米炭黑；

S2、将凝胶单体、交联剂和去离子水进行混合，制得预混液；

S3、将纳米炭黑加入至预混液中，并调节pH值，然后加入分散剂，球磨24-28h后，制得浆料；

S4、将浆料加入引发剂和催化剂，搅拌均匀，抽气后注入模具中，固化制得炭黑坯体；

S5、将坯体进行干燥，即可制得炭黑纳米材料。

优选的，所述S1中，混炼机的转速为50-70r/min，混炼时间为28-32min。

优选的，所述S4中，抽气时间为60-80min。

优选的，所述S5中，干燥温度为50-60℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果：