高分散碳纳米管-铝粉料的批量制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高分散碳纳米管-铝粉料的批量制备方法。先将碳纳米管与纯铝或铝合金粉在转速为1300～1800rpm下球磨，球磨时间为3～6h，球料比为8～30：1，得到碳纳米管-铝粉料的前驱体，碳纳米管-铝粉料的前驱体中碳纳米管的重量百分比为20～60%；再将碳纳米管-铝粉料的前驱体与纯铝或铝合金粉混合，在转速为100～5000rpm下搅拌均匀，搅拌时间为1～20h，球料比为10～100:1，即得。本发明通过在较短时间内对碳纳米管进行分散以及碳纳米管与基体粉料的均匀混合，制备出含量高的碳纳米管-铝粉料的前驱体，实现碳纳米管与铝基体的高效混合，从而实现碳纳米管-铝粉料的大批量制备。
【专利说明】高分散碳纳米管-铝粉料的批量制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及碳纳米管-铝粉料的制备，具体地指一种高分散碳纳米管-铝粉料的 批量制备方法。
【背景技术】
[0002]碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)是由单层或多层碳六边形平面网卷曲而成的 无缝纳米级管状材料，具有类似于石墨的层状结构，它具有很多优良的本征特性，如耐热、 耐腐蚀、耐热冲击、传导和导电性好等一系列综合性能。理论计算表明，组成碳纳米管的C-C 共价键是自然界最稳定的化学键，使得碳纳米管具有极高的强度和极大的韧性。由于碳纳 米管的特殊结构，碳纳米管被认为是最理想的纳米强化相，预期将在复合材料中有非常广 阔的应用前景。
[0003]基于碳纳米管的铝及铝合金基复合材料的制备要实现大批量生产，首先要解决的 就是碳纳米管-铝粉料的大批量制备，否则将会极大地钳制复合材料的产量。由于碳纳米 管的管径比大，碳管间的范德华力大，导致碳管的分散以及与基质的均匀混合十分困难。因 此，高效分散碳纳米管并使之与铝或铝合金粉末充分均匀混合是实现碳纳米管铝或铝合金 基复合材料进行工业化生产的关键。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是要克服现有技术所存在的不足，提供一种高分散碳纳米管-铝 粉料的批量制备方法，实现碳纳米管的分散以及与铝或铝合金粉末的均匀混合，从根本上 解决碳纳米管在基质中的团聚问题。
[0005]本发明的高分散碳纳米管-铝粉料的批量制备方法，包括以下步骤:
[0006]I)先将碳纳米管与纯铝或铝合金粉在转速为1300?1800rpm下球磨，球磨时间为 3?6h，球料比为8?30:1，得到碳纳米管-铝粉料的前驱体，所述碳纳米管-铝粉料的前 驱体中碳纳米管的重量百分比为20?60% ；
[0007]2)再将碳纳米管-铝粉料的前驱体与纯铝或铝合金粉混合，所述碳纳米管-铝粉 料的前驱体与铝或铝合金的重量比为1:2?50，在转速为100?5000rpm下搅拌均匀，搅 拌时间为I?20h，球料比为10?100:1，即可得到高分散碳纳米管-铝粉料。
[0008]本发明步骤I)中，所述碳纳米管为市售纯度> 95%，管径为I?lOOnm，长5? 100 Ii m的单壁或者多壁碳纳米管。所述招粉的颗粒粒径I y m?100 ii m。
[0009]本发明步骤I)的球磨和步骤2)的混合搅拌中，均为真空或惰性气氛保护。这样， 利用真空和惰性气体氛围功能，避免在球磨和混合过程中发生氧化，减少杂质含量，在一定 程度上有利于复合材料的性能。
[0010]本发明的有益效果在于:本发明通过在较短时间内对碳纳米管进行分散以及碳纳 米管与基体粉料的均匀混合，制备出含量高的碳纳米管-铝粉料的前驱体，实现碳纳米管 与铝基体的高效混合。在前驱体的制备过程中，通过高速搅拌，在较短时间内将碳纳米管嵌入到铝基体颗粒中，然后将制备好的碳纳米管-铝粉料前驱体与铝按比例混合，在短时间 内将粉料混合均匀，从而实现碳纳米管-铝粉料的大批量制备。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明制备所得的高分散碳纳米管-铝粉料的SEM图。
【具体实施方式】
[0012]为了更好地解释本发明，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说 明，但它们不对本发明构成限定。
[0013]实施例1
[0014]I)先将管径为40?60nm、长20?30 y m的多壁碳纳米管与粒径为25 y m的5083 铝合金粉料加入到卧式球磨装置中，在真空条件和转速为1200rpm下球磨，球磨时间为3h， 球料比为10:1，得到碳纳米管-铝粉料的前驱体，碳纳米管-铝粉料的前驱体中碳纳米管 的重量百分比为50% ；
[0015]2)再将制备好的碳纳米管-铝粉料的前驱体与5083铝合金粉按重量比为1:10混 合,加入到大型混料机中进行搅拌均勻,在真空条件和转速为2000rpm下搅拌均勻,搅拌时 间为5h，球料比为50:1，即可得到高分散碳纳米管-铝粉料。
[0016]实施例2
[0017]I)先将管径为40?50nm、长40?45 y m的多壁碳纳米管与粒径为30 y m的5083 铝合金粉料加入到卧式球磨装置中，在惰性气氛保护和转速为1600rpm下球磨，球磨时间 为6h，球料比为30:1，得到碳纳米管-铝粉料的前驱体，碳纳米管-铝粉料的前驱体中碳纳 米管的重量百分比为35%;
[0018]2)再将制备好的碳纳米管-铝粉料的前驱体与5083铝合金粉按重量比为1:20混 合,加入到大型混料机中进行搅拌均勻,在惰性气氛保护和转速为4000rpm下搅拌均勻,搅 拌时间为5h，球料比为40:1，即可得到高分散碳纳米管-铝粉料。
[0019]实施例3
[0020]I)先将管径I?2nm、长10?15 y m的单壁碳纳米管与粒径为10 y m的5083铝合 金粉料加入到卧式球磨装置中，在惰性气氛保护和转速为1500rpm下球磨，球磨时间为4h， 球料比为20:1，得到碳纳米管-铝粉料的前驱体，碳纳米管-铝粉料的前驱体中碳纳米管 的重量百分比为30% ；
[0021]2)再将制备好的碳纳米管-铝粉料的前驱体与5083铝合金粉按重量比为1:20混 合,加入到大型混料机中进行搅拌均勻,在惰性气氛保护和转速为3000rpm下搅拌均勻,搅 拌时间为6h，球料比为45:1，即可得到高分散碳纳米管-铝粉料。
[0022]实施例4
[0023]I)先将管径I?2nm、长5?8 y m的单壁碳纳米管与粒径为25 y m的5083铝合 金粉料加入到卧式球磨装置中，在真空条件和转速为1300rpm下球磨，球磨时间为3h，球料 比为8:1，得到碳纳米管-铝粉料的前驱体，碳纳米管-铝粉料的前驱体中碳纳米管的重量 百分比为25%;
[0024]2)再将制备好的碳纳米管-铝粉料的前驱体与5083铝合金粉按重量比为1:5混合,加入到大型混料机中进行搅拌均勻，在真空条件和转速为800rpm下搅拌均勻，搅拌时 间为10h，球料比为60:1，即可得到高分散碳纳米管-铝粉料。
[0025]将所得的高分散碳纳米管-铝粉料的SEM图如图1所示，可见碳纳米管在铝粉颗 粒上均匀分布。
【权利要求】
1.一种高分散碳纳米管-铝粉料的批量制备方法，其特征在于，包括以下步骤:1)先将碳纳米管与纯铝或铝合金粉在转速为1300?1800rpm下球磨，球磨时间为3? 6h，球料比为8?30:1，得到碳纳米管-铝粉料的前驱体，所述碳纳米管-铝粉料的前驱体 中碳纳米管的重量百分比为20?60% ；2)再将碳纳米管-铝粉料的前驱体与纯铝或铝合金粉混合，所述碳纳米管-铝粉料的 前驱体与铝或铝合金的重量比为I '2?50，在转速为100?5000rpm下搅拌均匀，搅拌时 间为I?20h，球料比为10?100:1，即可得到高分散碳纳米管-铝粉料。
2.根据权利要求1所述的高分散碳纳米管-铝粉料的批量制备方法，其特征在于:步 骤I)中，所述碳纳米管为管径I?lOOnm、长5?100 y m的单壁或者多壁碳纳米管。
3.根据权利要求1所述的高分散碳纳米管-铝粉料的批量制备方法，其特征在于:步 骤I)中，所述铝粉的颗粒粒径I U m?100 m。
4.根据权利要求1所述的高分散碳纳米管-铝粉料的批量制备方法，其特征在于:步 骤I)的球磨和步骤2)的混合搅拌中，均为真空或惰性气氛保护。
【文档编号】B22F1/00GK103600068SQ201310661967
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】蔡炜, 王利民, 孙庆森, 汤超, 何卫, 陈思敏 申请人:国家电网公司, 国网山东省电力公司泰安供电公司, 南京南瑞集团公司, 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司