一种碳纳米管母粒制备工艺及其制备系统的制作方法

1.本发明属于技术领域，具体涉及一种碳纳米管母粒制备工艺及其制备系统。


背景技术：

2.碳纳米管是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。碳纳米管因其具有独特的纳米结构并且具备导电性能高、添加量少、制品机械性能好等特点，是永久抗静电功能材料的优良填料。它在材料科学、化学、物理学等交叉学科领域具有广阔的潜在应用前景，是21世纪备受瞩目的新材料。
3.针对于制备碳纳米管母粒的工艺存在有多种方式，其中一种用于制备碳纳米管母粒的工艺将碳纳米管依次经过纯化作用，并将分散液经过油浴回流，与蒸馏水混合搅拌、过滤，反复抽滤后，再经过超声波震荡等步骤，制备成成品。现有技术中的碳纳米管母粒制备方法往往步骤繁琐且制备得到的他们纳米管母粒成品纯度以及质量达不到高标准。


技术实现要素：

4.本发明针对上述问题，公开了一种碳纳米管母粒制备工艺及其制备系统，实现。
5.具体的技术方案如下：
6.一种应用于碳纳米管母粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
7.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；
8.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；
9.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；
10.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；
11.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；
12.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。
13.进一步的，所述步骤b中碳纳米管粉末与脂肪醇聚氧乙烯醚、白油、聚丙烯粉末以及去离子水的比例为5～10:2～4:8～15:10～13:40～55；按质量比例计。
14.进一步的，所述步骤b中碳纳米管粉末与脂肪醇聚氧乙烯醚、白油、聚丙烯粉末以及去离子水的比例为10:4:9:11:50；按质量比例计。
15.一种应用于碳纳米管母粒的制备系统，其特征在于，依次包括有高速振动筛分设备、高速混合研磨机、高速分散机、球磨机、真空烘箱、单螺杆机以及真空干燥箱；
16.所述高速振动筛分设备对原料进行筛分，筛分后的高速振动筛分设备出口处通过绞龙连通至所述高速混合研磨机的入口；
17.所述高速混合研磨机用于对原料进行研磨，研磨后的高速混合研磨机出口通过绞龙连通至所述高速分散机；
18.所述高速分散机用于对多种原料进行分散，分散后的高速分散机出口通过管道连通至所述球磨机；
19.所述球磨机用于对浆料进行球磨，球磨后的球磨机出口通过管道连通至所述真空烘箱；
20.所述真空烘箱用于对浆料进行烘烤，烘烤后的真空烘箱出口通过绞龙连通至所述单螺杆机；
21.所述单螺杆机用于对膏状物进行切割造粒，切割造粒后的单螺杆机出口通过传送带连通至所述真空干燥箱；
22.所述真空干燥箱用于真空干燥。
23.相比于现有技术，本发明的有益效果体现在：
24.本发明所制备得到的加工工艺条件简单温和、不引入任何有机溶剂，制备方法绿色环保、简单易行。本发明制备的碳纳米管母粒纯度高，质量佳，适应于大规模企业化生产的需要，所得制品表面光滑、无颗粒感、不冒油、无析出，实用性强，有利于大规模推广应用。
附图说明
25.图1为本发明制备系统示意图。
26.附图标记说明：
27.高速振动筛分设备(1)、高速混合研磨机(2)、高速分散机(3)、球磨机(4)、真空烘箱(5)、单螺杆机(6)、真空干燥箱(7)。
具体实施方式
28.为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。本发明中所提及的固定连接，固定设置均为机械领域中的通用连接方式，焊接、螺栓螺母连接以及螺钉连接均可。
29.在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.实施例一
31.一种应用于碳纳米管母粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
32.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150nm碳纳米管粉末；
33.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1h后形成浆料，浆料中温度60℃条件下，机械搅拌0.5hh，转速150rpm；得到浆料；
34.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1h，得到球磨浆料；
35.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℃，真空度为-5mpa，烘烤时间为30min，得到膏状物；
36.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；
37.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℃，真空度为0mpa，烘烤时间为30min，得到碳纳米管母粒成品。
38.进一步的，所述步骤b中碳纳米管粉末与脂肪醇聚氧乙烯醚、白油、聚丙烯粉末以及去离子水的比例为5:2:8:10:40；按质量比例计。
39.一种应用于碳纳米管母粒的制备系统，其特征在于，依次包括有高速振动筛分设备、高速混合研磨机、高速分散机、球磨机、真空烘箱、单螺杆机以及真空干燥箱；
40.所述高速振动筛分设备对原料进行筛分，筛分后的高速振动筛分设备出口处通过绞龙连通至所述高速混合研磨机的入口；
41.所述高速混合研磨机用于对原料进行研磨，研磨后的高速混合研磨机出口通过绞龙连通至所述高速分散机；
42.所述高速分散机用于对多种原料进行分散，分散后的高速分散机出口通过管道连通至所述球磨机；
43.所述球磨机用于对浆料进行球磨，球磨后的球磨机出口通过管道连通至所述真空烘箱；
44.所述真空烘箱用于对浆料进行烘烤，烘烤后的真空烘箱出口通过绞龙连通至所述单螺杆机；
45.所述单螺杆机用于对膏状物进行切割造粒，切割造粒后的单螺杆机出口通过传送带连通至所述真空干燥箱；
46.所述真空干燥箱用于真空干燥。
47.实施例二
48.相比于实施例一，本实施例不同之处在于：
49.一种应用于碳纳米管母粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
50.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300nm碳纳米管粉末；
51.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1.5h后形成浆料，浆料中温度90℃条件下，机械搅拌1.5h，转速350rpm；得到浆料；
52.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2h，得到球磨浆料；
53.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350℃，真空度为-5mpa，烘烤时间为50min，得到膏状物；
54.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；
55.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80℃，真空度为0mpa，烘烤时间为40min，得到碳纳米管母粒成品。
56.进一步的，所述步骤b中碳纳米管粉末与脂肪醇聚氧乙烯醚、白油、聚丙烯粉末以及去离子水的比例为10:4:15:13:55；按质量比例计。
57.实施例三
58.相比于实施例一，本实施例不同之处在于：
59.一种应用于碳纳米管母粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
60.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200nm碳纳米管粉末；
61.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1.5h后形成浆料，浆料中温度80℃条件下，机械搅拌1h，转速250rpm；得到浆料；
62.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1.5h，得到球磨浆料；
63.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250℃，真空度为-5mpa，烘烤时间为45min，得到膏状物；
64.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；
65.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75℃，真空度为0mpa，烘烤时间为35min，得到碳纳米管母粒成品。
66.进一步的，所述步骤b中碳纳米管粉末与脂肪醇聚氧乙烯醚、白油、聚丙烯粉末以及去离子水的比例为10:4:9:11:50；按质量比例计。
67.相比于现有技术，本发明的有益效果体现在：
68.本发明所制备得到的加工工艺条件简单温和、不引入任何有机溶剂，制备方法绿色环保、简单易行。本发明制备的碳纳米管母粒纯度高，质量佳，适应于大规模企业化生产的需要，所得制品表面光滑、无颗粒感、不冒油、无析出，实用性强，有利于大规模推广应用。
69.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。