一种水溶性碳纳米管材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于新材料领域，特别设及一种水溶性碳纳米管材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 纳米技术是从上个世纪末出现的，纳米材料具有独特性能，作为纳米材料领域重 要材料之一的碳纳米管具有独特的物理性能。
[0003] 碳纳米管是一种具有纳米直径的管状碳纤维，具有良好的初性和强度，W及优异 的导电性能。并且随着制备方法的不同能得到具有优异力学强度、导电性能和电磁屏蔽性 能的材料。
[0004] 日本科学家lijima教授于1991年制得了一种新型纳米材料，即碳纳米管。碳纳 米管具有石墨的优良的特性，耐热、耐腐蚀、传热好、导电性佳和良好的生物相容性等优点。 由于碳纳米管的分子量大及各碳纳米管间存在极强的管间范德华引力，致使碳纳米管不溶 于水，从而限制了其在各领域的应用。
【发明内容】
[0005] 针对上述的需求，本发明特别提供了一种水溶性碳纳米管材料及其制备方法。
[0006] 本发明的目的可W通过W下技术方案实现：
[0007] 一种水溶性碳纳米管材料，由包含W下重量份的组分制成：
[000引 碳纳米管0.05-3份， 酸源合液 68-78份， 聚己賺醇缩下醒0.2-1份， 月桂醇聚酸硫酸廳钢 0. 05-化8份， 氯化铺 0.02-0. 8份， 分散剂0.02-1. 2份， 发泡剂 0.01-0. 5份。
[0009] 所述发泡剂选自石油離、正己烧、二氧六环和己醇胺中的一种或几种的混合。
[0010] 所述分散剂选自甘油硬脂酸脂、聚醋酸己締树脂、聚二唾挫、十二烷基硫酸钢和壬 基酪聚氧己締離中的一种或几种的混合。
[0011] 所述酸混合液为硫酸、硝酸和磯酸的混合物。
[0012] 所述酸混合液中硫酸、硝酸和磯酸的质量比为1-2 ;3 ;0. 2-0. 5。
[0013] 一种水溶性碳纳米管材料的制备方法，该方法包括W下步骤：
[0014] (1)在酸混合液68-78份中加入聚己締醇缩了醒0. 2-1份、月桂醇聚離硫酸醋钢 0. 05-0. 8份、氯化钢0. 02-0. 8份、分散剂0. 02-1. 2份和发泡剂0. 01-0. 5份；
[0015] (2)在150-180 °C氮气气氛下加热30-50min，加入碳纳米管0.05-3份，超声 l〇-20min ；
[0016] (3)自然冷却后，在-4°C下静置1-2小时，抽滤、洗漆、烘干，得到水溶性碳纳米管。
[0017] 所述步骤3中的抽滤采用孔径为0. 22微米的聚四氣己締滤膜。
[001引本发明与现有技术相比，其有益效果为；
[0019] (1)本发明制得的水溶性碳纳米管在保留了其良好的稳定性和导电性能的同时， 能良好地溶于水中，避免了使用各类有机溶剂，该样能有效避免了因有机溶剂带来的污染。
[0020] (2)本发明的水溶性碳纳米管，其制备方法简单，制备条件易获得，易于工业化生 产。
【具体实施方式】
[0021] W下结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0022] 实施例1
[0023] (1)将硫酸17kg、硝酸51kg和磯酸3. 4kg混合均匀，加入聚己締醇缩了醒0.化g、 月桂醇聚離硫酸醋钢0. 05kg、氯化钢0. 02kg、甘油硬脂酸脂0. 02kg和石油離0. 01kg ;
[0024] (2)在150°C氮气气氛下加热30min，加入碳纳米管0. 05kg，超声lOmin ;
[002引做自然冷却后，在-4°C下静置1小时，用孔径为0. 22微米的聚四氣己締滤膜抽 滤、洗漆、烘干，得到水溶性碳纳米管。
[0026] 将制得的水溶性碳纳米管加入水中，揽拌，基本没有沉淀，20天后溶液仍保持稳 定。
[0027] 实施例2
[002引 （1)将硫酸17kg、硝酸51kg和磯酸3. 4kg混合均匀，加入聚己締醇缩了醒化g、月 桂醇聚離硫酸醋钢0. 05kg、氯化钢0. 02kg、聚醋酸己締树脂0. 02kg和石油離0. 01kg ;
[0029] (2)在150°C氮气气氛下加热30min，加入碳纳米管0. 05kg，超声lOmin ;
[0030] 做自然冷却后，在-4°C下静置1小时，用孔径为0. 22微米的聚四氣己締滤膜抽 滤、洗漆、烘干，得到水溶性碳纳米管。
[0031] 将制得的水溶性碳纳米管加入水中，揽拌，基本没有沉淀，20天后溶液仍保持稳 定。
[0032] 实施例3
[0033] (1)将硫酸28kg、硝酸42kg和磯酸7kg混合均匀，加入聚己締醇缩了醒化g、月桂 醇聚離硫酸醋钢0. 05kg、氯化钢0. 8kg、聚醋酸己締树脂1.化g、正己烧0. 25kg和二氧六环 0. 25kg ；
[0034] (2)在180°C氮气气氛下加热50min，加入碳纳米管3kg，超声20min ;
[003引 做自然冷却后，在-4°C下静置2小时，用孔径为0.22微米的聚四氣己締滤膜抽 滤、洗漆、烘干，得到水溶性碳纳米管。
[0036] 将制得的水溶性碳纳米管加入水中，揽拌，基本没有沉淀，20天后溶液仍保持稳 定。
[0037] 实施例4
[003引 （1)将硫酸28kg、硝酸42kg和磯酸7kg混合均匀，加入聚己締醇缩了醒0.化g、月 桂醇聚離硫酸醋钢0. 8kg、氯化钢0. 8kg、十二烷基硫酸钢1.化g、正己烧0. 25kg和二氧六环 0. 25kg ；
[0039] (2)在180°C氮气气氛下加热50min，加入碳纳米管3kg，超声20min ;
[0040] 做自然冷却后，在-4°C下静置2小时，用孔径为0.22微米的聚四氣己締滤膜抽 滤、洗漆、烘干，得到水溶性碳纳米管。
[0041] 将制得的水溶性碳纳米管加入水中，揽拌，基本没有沉淀，20天后溶液仍保持稳 定。
[0042] 实施例5
[0043] (1)将硫酸26kg、硝酸40kg和磯酸4kg混合均匀，加入聚己締醇缩了醒0. 8kg、月 桂醇聚離硫酸醋钢0.化g、氯化钢0.化g、壬基酪聚氧己締離1kg和己醇胺0.化g ;
[0044] (2)在160°C氮气气氛下加热40min，加入碳纳米管化g，超声15min ;
[0045] 做自然冷却后，在-4°C下静置1小时，用孔径为0. 22微米的聚四氣己締滤膜抽 滤、洗漆、烘干，得到水溶性碳纳米管。
[0046] 将制得的水溶性碳纳米管加入水中，揽拌，基本没有沉淀，20天后溶液仍保持稳 定。
【主权项】
1. 一种水溶性碳纳米管材料，其特征在于，由包含以下重量份的组分制成： 碳纳米管0.05-3份， 酸混合液 68-78份， 聚乙烯醇缩丁醛0.2-1份， 月桂醇聚醚硫酸酯钠 0. 05-0. 8份， 氯化钠 0. 02-0. 8份， 分散剂（).()2-1.2份， 发泡剂（).()卜0.5份。
2. 根据权利要求1所述水溶性碳纳米管材料，其特征在于，所述发泡剂选自石油醚、正 己烷、二氧六环和乙醇胺中的一种或几种的混合。
3. 根据权利要求1所述水溶性碳纳米管材料，其特征在于，所述分散剂选自甘油硬脂 酸脂、聚醋酸乙烯树脂、聚二噻唑、十二烷基硫酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种的 混合。
4. 根据权利要求1所述水溶性碳纳米管材料，其特征在于，所述酸混合液为硫酸、硝酸 和磷酸的混合物。
5. 根据权利要求4所述水溶性碳纳米管材料，其特征在于，所述酸混合液中硫酸、硝酸 和磷酸的质量比为1-2 :3 :0. 2-0. 5。
6. -种水溶性碳纳米管材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： (1) 在酸混合液68-78份中加入聚乙烯醇缩丁醛0. 2-1份、月桂醇聚醚硫酸酯钠 0. 05-0. 8份、氯化钠0. 02-0. 8份、分散剂0. 02-1. 2份和发泡剂0. 01-0. 5份； (2) 在150-180°C氮气气氛下加热30-50min，加入碳纳米管0. 05-3份，超声10-20min ; (3) 自然冷却后，在-4°C下静置1-2小时，抽滤、洗涤、烘干，得到水溶性碳纳米管。
7. 根据权利要求6所述的水溶性碳纳米管的制备方法，其特征在于，步骤3中所述抽滤 采用孔径为〇. 22微米的聚四氟乙烯滤膜。
【专利摘要】本发明公开了一种水溶性碳纳米管材料及其制备方法，上述水溶性碳纳米管材料，由包含以下重量份的组分制成：碳纳米管0.05-3份、酸混合液68-78份、聚乙烯醇缩丁醛0.2-1份、月桂醇聚醚硫酸酯钠0.05-0.8份、氯化钠0.02-0.8份、分散剂0.02-1.2份和发泡剂0.01-0.5份。本发明还提供了上述水溶性碳纳米管材料的制备方法。
【IPC分类】C08L29-14, C08K7-24, C08K3-16, C08J9-14
【公开号】CN104672730
【申请号】CN201510114034
【发明人】费金华
【申请人】吴江华诚复合材料科技有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月16日