碳纳米管分散体和聚苯乙烯复合材料的制备方法以及应用与流程

本申请属于碳纳米管，尤其涉及一种碳纳米管分散体和聚苯乙烯复合材料的制备方法以及应用。

背景技术：

1、塑料皮料是一种应用于电子包装领域的半成品片材，该片材经过吸塑或切片工艺制造成载带。载带是指一种应用于电子包装领域的包装产品，其配合盖带使用，将电阻、电容、晶体管、二极管等电子元器件承载收纳在载带的孔穴(亦称口袋)中，并通过在载带上方封合盖带形成闭合式的包装，用于保护电子元器件在运输途中不受污染和损坏。

2、随着电子元器件的精密度越高，为保护电子元器件不被静电损伤，载带需要具有抗静电能力；因此，开发抗静电能力的电子载带，尤其是高性能的抗静电载带具有重要的应用前景。市场上部分企业采用hips(耐冲击性聚苯乙烯)作为皮料的基材。hips具有通用聚苯乙烯(gpps)的尺寸稳定性，而且具有更好的冲击强度和刚性。hips的拉伸强度约15～30mpa，伸长率为35～60％，弯曲强度为29.4～50mpa，冲击强度0.09～0.16n/m，维卡软化点84～100℃，熔体指数为2～9g/10min。

3、为使hips具有抗静电效果，需添加导电剂，可采用碳纳米管作为导电剂，以解决改善hips制品的导电性、平整度、表面洁净度等问题。但由于碳纳米管之间较大的范德华引力、巨大的比表面积、非常高的长径比，一般情况下，碳纳米管以纠缠团聚体状态存在，进而会使hips制品的抗静电效果变差。因此，如何均匀分散碳纳米管是首先需要解决的关键性问题。目前，分散碳纳米管的方法有研磨与搅拌、高能球磨、超声波处理、强酸强碱洗涤、添加表面活性剂、原位生长合成等。但还没有一种良好的分散均匀的方法。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种碳纳米管分散体及其制备方法与应用，旨在解决现有技术中碳纳米管分散性能差，进而会使hips制品的抗静电效果变差的问题。

2、为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

3、本申请第一方面提供了一种碳纳米管分散体，碳纳米管分散体为类固体状，碳纳米管分散体包括碳纳米管与载负碳纳米管的络合盐，碳纳米管和络合盐的质量比为1：1～6。

4、本申请提供了一种碳纳米管分散体，其包括碳纳米管与载负碳纳米管的络合盐。本申请提供的碳纳米管分散体为类固体状，投料方便，适用于聚苯乙烯复合材料的挤出成型工艺。其包括碳纳米管与载负碳纳米管的络合盐，络合盐能吸附碳纳米管，使碳纳米管在聚苯乙烯熔融挤出工艺中能够均匀分散，且长时间保持分散状态，不易团聚。本申请通过调整碳纳米管和络合盐的质量比，能够使碳纳米管和络合盐的相互作用处于一个良好的平衡状态，有利于提高碳纳米管的分散度，以增加碳纳米管分散体中碳纳米管的密实度和含量。因此，本申请中碳纳米管分散体中碳纳米管的含量高，且其分散度良好。

5、本申请第二方面提供了一种碳纳米管分散体的制备方法，包括如下步骤：

6、将包括碳纳米管、可溶性氢氧化物和六氟磷酸进行混合处理配制成混合溶液，并进行反应得到络合盐载负碳纳米管溶液；

7、将络合盐载负碳纳米管溶液进行浓缩处理，得到浓缩后的络合盐载负碳纳米管溶液；

8、向浓缩后的络合盐载负碳纳米管溶液中加入表面活性剂，得到含有表面活性剂的络合盐载负碳纳米管溶液；

9、对含有表面活性剂的络合盐载负碳纳米管溶液进行研磨处理，得到粘稠状的络合盐载负碳纳米管溶液；

10、对粘稠状的络合盐载负碳纳米管溶液进行挤出处理，得到类固体状的碳纳米管分散体。

11、在本申请提供的碳纳米管分散体的制备方法，主要分为五步。第一步将碳纳米管、可溶性氢氧化物溶液和六氟磷酸溶液进行混合处理，可溶性氢氧化物和六氟磷酸反应能够生成络合盐，络合盐能吸附碳纳米管，使碳纳米管于水溶液中均匀分散，且长时间保持分散状态。第二步，将络合盐载负碳纳米管溶液进行浓缩处理，基于碳纳米管高分散度的条件下，可提高碳纳米管分散体中碳纳米管的含量。第三步，向浓缩后的络合盐载负碳纳米管溶液中加入表面活性剂可进一步提高碳纳米管的分散度，且可便于后面进行研磨处理。第四步，对含有表面活性剂的络合盐载负碳纳米管溶液进行研磨处理，通过物理的研磨的方式，来提高碳纳米管的分散度。第五步，对粘稠状的络合盐载负碳纳米管溶液进行挤出处理，得到类固体状的碳纳米管分散体。因此，本申请提供的制备方法，可得到碳纳米管含量高，且分散度高的碳纳米管分散体。

12、本申请第三方面提供了一种聚苯乙烯复合材料，包括高抗冲聚苯乙烯、填料、抗氧剂的混合物，还包括碳纳米管分散体或制备方法制备得到的碳纳米管分散体。

13、本申请提供了一种聚苯乙烯复合材料，当碳纳米管分散体与高抗冲聚苯乙烯、填料、抗氧剂混合后，可提高聚苯乙烯复合材料的导电性，正是由于上述文中碳纳米管分散体中碳纳米管含量高，且分散度高，保证了碳纳米管能够在聚苯乙烯材料中分散度高，从而提高聚苯乙烯复合材料整体的导电性均匀，从而赋予聚苯乙烯复合材料优异的抗静电性，且聚苯乙烯复合材料表面光滑、洁净、无麻点。另外，通过高抗冲聚苯乙烯、填料、抗氧剂和碳纳米管分散体的协同作用，能够提高聚苯乙烯复合材料的整体性能。

14、本申请第四方面提供了一种聚苯乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

15、将碳纳米管分散体、高抗冲聚苯乙烯、填料和抗氧剂进行共混、熔融和造粒处理，得到聚苯乙烯复合材料。

16、本申请提供的聚苯乙烯复合材料的制备方法，将碳纳米管分散体、高抗冲聚苯乙烯、填料和抗氧剂按照一定比例混合，经过熔融混炼处理，可使碳纳米管分散体、填料和抗氧剂分散于高抗冲聚苯乙烯主体中，且被高抗冲聚苯乙烯主体包裹，可得到抗静电性能的聚苯乙烯复合材料。

17、本申请第五方面提供了一种上述文中聚苯乙烯复合材料在包装行业、半导体行业中的应用。

18、正是由于上述文中的聚苯乙烯复合材料中具有抗静电性能优异。可将上述文中聚苯乙烯复合材料应用于包装行业、半导体行业中，保护电子元器件，可作为电子载带，其配合盖带使用，将电阻、电容、晶体管、二极管等电子元器件承载收纳在载带的孔穴(亦称口袋)中，并通过在载带上方封合盖带形成闭合式的包装，用于保护电子元器件在运输途中不受污染和损坏。

技术特征：

1.一种碳纳米管分散体，其特征在于，所述碳纳米管分散体为类固体状，所述碳纳米管分散体包括碳纳米管与载负碳纳米管的络合盐，所述碳纳米管和络合盐的质量比为1：1～6。

2.如权利要求1所述的碳纳米管分散体，其特征在于，所述碳纳米管包括多壁碳纳米管；和/或，

3.如权利要求2所述的碳纳米管分散体，其特征在于，所述表面活性剂与碳纳米管的质量比为0.5:1～1:1；

4.一种碳纳米管分散体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.如权利要求4所述碳纳米管分散体的制备方法，其特征在于，所述六氟磷酸与可溶性氢氧化物中氢氧根的摩尔比为1:1～1:1.2；和/或，

6.一种聚苯乙烯复合材料，其特征在于，包括高抗冲聚苯乙烯、填料、抗氧剂的混合物，还包括权利要求1-3任一项所述碳纳米管分散体或权利要求4或5所述制备方法制备得到的碳纳米管分散体。

7.如权利要求6所述聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述聚苯乙烯复合材料包括如下重量份数的各组分：

8.如权利要求6或7所述聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述填料包括碳酸钙、滑石粉、云母粉、海泡石粉、凹凸棒土粉中的至少一种；和/或，

9.一种聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.包括权利要求6-8任一项所述聚苯乙烯复合材料或权利要求9所述制备方法得到的聚苯乙烯复合材料在包装行业、半导体行业中的应用。

技术总结
本申请涉及碳纳米管技术领域，尤其涉及一种碳纳米管分散体和聚苯乙烯复合材料的制备方法以及应用。本申请提供的碳纳米管分散体为类固体状，投料方便，适用于聚苯乙烯复合材料的挤出成型工艺。其包括碳纳米管与载负碳纳米管的络合盐，络合盐能吸附碳纳米管，使碳纳米管在聚苯乙烯熔融挤出工艺中能够均匀分散，且长时间保持分散状态，不易团聚。本申请通过调整碳纳米管和络合盐的质量比，能够使碳纳米管和络合盐的相互作用处于一个良好的平衡状态，有利于提高碳纳米管的分散度，以增加碳纳米管分散体中碳纳米管的密实度和含量。因此，本申请中碳纳米管分散体中碳纳米管的含量高，且其分散度良好。

技术研发人员：章驰天,胡小英
受保护的技术使用者：深圳烯湾科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13