[发明专利]一种碳纳米管预分散母粒及其制备方法

说明书

本发明提供了一种碳纳米管预分散母粒及其制备方法，属于材料领域。所述的碳纳米管预分散母粒，包括如下组分：碳纳米管、表面活性剂、加工助剂、载体、橡胶。本发明所述的碳纳米管预分散母粒，有效含量高，最高达到50％，另外本发明所述的碳纳米管预分散母粒，无特定载体，橡胶成分在塑料中起到增韧的效果，该碳纳米管预分散母粒可做为导电添加剂使用。本发明还提供了所述碳纳米管预分散母粒的制备方法，其生产过程均在水相下进行，不存在粉尘污染的情况，且无污水排放，属于绿色生产工艺。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种碳纳米管预分散母粒及其制备方法。

背景技术

在塑料工业中，将碳纳米管填充各种橡塑材料以提高其导热、导电及物理性 能等成为发展趋势。由于碳纳米管自身有着很高的表面自由能，碳纳米管间相互 作用力强、与塑料材料的粘结力差以及塑料材料极高的粘度，碳纳米管难以均一 地在基体内分散，易发生团聚现象，因此在填充使用时，需要提高其分散性和相 容性。

目前，市场中常见的碳纳米管预分散母粒主要存在以下问题：1、根据塑料 载体的不同，碳纳米管预分散母粒品格种类繁多，且不同载体的产品，碳纳米管 有效含量高低不同；2、碳纳米管有效含量低，大多数碳纳米管母粒的有效含量 在20％以下，特别是底层数碳纳米管，有效含量一般在12％以下；3、常见碳纳 米管预分散母粒在制造过程中，其塑料载体已经经过一次加工，且含量约占母粒 的80％以上，在后续加工过程中易发生降解，导致产品脆性高，物性下降，一般 通过添加增韧剂来解决，这无形中增加了产品成本。

中国专利申请201310457717.4中公开了一种预分散碳纳米管橡胶母粒的制 备方法。所述的橡胶母粒包括下述重量份数的组分：碳纳米管5-100、橡胶5-100、 蜡5-100、分散助剂0.5-50、防老剂0.5-5、活化剂0.1-10；橡胶母粒其制备方法 具体为，将上述重量份数的组分下高速剪切、混合，对碳纳米管进行原位活化改 性，碳纳米管分散均匀、无微米级团聚体，造粒，得到预分散高浓度碳纳米管橡 胶母粒。采用该发明的配方及方法所制备的预分散碳纳米管橡胶母粒，可以使轮 胎胎面胶的撕裂强度提高5-10％左右甚至更高，阿克隆磨耗体积减小30％左右甚 至更高，体积电阻率减小2个数量级，同时拉伸强度和拉断伸长率等力学性能基 本不变或稍有提高。

再如中国专利申请202111172677.X中公开了一种碳纳米管母粒制备工艺， 包括以下步骤：步骤A：预处理，先采用高速振动筛分设备对碳纳米管颗粒进筛 分除杂，随后采用高速混合研磨机，将碳纳米管颗粒进行高速研磨，研磨得到粒 度为150～300nm碳纳米管粉末；步骤B：制浆，将碳纳米管粉末加入脂肪醇聚 氧乙烯醚、白油、聚丙烯粉末以及去离子水，使用高速分散机分散1～1.5h后形 成浆料，浆料中温度60～90℃条件下，机械搅拌0.5h～1.5h，转速150～350rpm； 得到浆料；步骤C：球磨：将步骤B中得到的浆料放入球磨机中进行球磨处理， 球磨时间为1～2h，得到球磨浆料；步骤D：烘烤：将步骤C中得到的球磨浆料放入到真空烘箱中进行真空烘烤，烘烤温度为200～350℃，真空度为-5MPa，烘 烤时间为30～50min，得到膏状物；步骤E：造粒：将步骤D中的膏状物放入单 螺杆机进行切割造粒，得到初级碳纳米管母粒颗粒；步骤F：真空干燥，将步骤 E中得到的初级碳纳米管母粒颗粒放入至真空干燥箱，干燥温度为70～80℃， 真空度为0MPa，烘烤时间为30～40min，得到碳纳米管母粒成品。

但是现有技术中制备的碳纳米母粒普遍存在碳纳米管有效含量低，载体品类 多的问题，因此需要开发一种有效含量高、载体品类少的碳纳米管预分散母粒及 其制备方法。

发明内容

基于现有技术中存在的缺点和不足，本发明旨在提供一种有效含量高、载体 品类少的碳纳米管预分散母粒及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案：