专利名称：一种烷烃基含碳纳米管纳米流体的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于热交换系统的强化传热冷却工质的制备方法，具体涉及一种悬浮稳 定的具有高导热系数的垸烃基含碳纳米管纳米流体的制备方法。
背景技术：
随着热交换系统的传热负荷和传热强度日益增大，低传热性能的换热工质已成为制约高 负荷传热和特殊条件下强化传热技术发展的主要障碍，特别是在能源、化工、微电子、信息 等领域。因此，研制导热系数高、换热性能好的高效传热流体已成为研究的热点。
目前研究较多的是纳米流体，它是指把金属或非金属纳米粉体分散到导热系数较低的水、 醇、机油等传统换热介质中，制备成具有高导热的新型换热介质；其导热和比热等热物理性 能均大幅度提高，从而显著改善传热性能，将其应用于换热系统，可极大提高换热效率，因 此，纳米流体介质是一种具有广阔应用前景的高效新型换热介质材料。可满足高负荷传热和 特殊条件下强化传热的要求，符合换热系统向小型化和低能耗方向发展的趋势。然而，纳米 流体的制备主要存在两个问题亟待解决。其一是选择具有高导热系数的纳米粉体，并将其分 散到传统的换热介质中。其二是制备分散均匀、稳定性好的纳米流体，如果制备的纳米流体 容易沉淀，那么将严重阻碍纳米流体在换热领域的应用。
普通碳纳米管的导热系数为3000 3500 W/mK，是金钢石导热系数的1. 5 3倍。然而， 碳纳米管极大的比表面积和长径比以及管与管之间固有的范德华力，使其即使在添加分散剂 的条件下也不能分散在非极性基体流体中[C. Parketal.， Chem. Phys. Lett. (2002) 364: 303]。而选择表面功能化且被截断短化的碳纳米管来制备纳米流体是解决问题的有效途径。
目前制备烷烃基含碳纳米管纳米流体，采用的方法是添加分散剂将碳纳米管直接分散到 烷烃基液中，其缺点是制备的纳米流体稳定性很差，非常容易沉淀，进而限制了在换热领域 的实际应用。
发明内容
本发明公开一种新的烷烃基含碳纳米管纳米流体的制备方法。首先，采用添加强碱与高 能球磨相结合技术，对碳纳米管进行表面羟基化及截断短化处理。其次，进行表面活性剂筛 选，选择与功能化的碳纳米管及基体流体同时具有很好亲和力的分散剂将处理过的碳纳米管 采用超声技术分散到垸烃基液中。制得的含碳纳米管烷烃基纳米流体分散均匀、稳定性好、 导热系数高。
一种垸烃基含碳纳米管纳米流体的制备方法，其特征在于它由按照体积比0. 1% 1.0 %的表面羟基化的碳纳米管、94% 97.9%的烷烃和2% 5%的分散剂组成；先将烷烃与分散剂按照所述比例直接共混，然后在其中按所述比例添加经强碱球磨处理后的表面羟基化的 碳纳米管，再进行超声振动，制得悬浮稳定的烷烃基高效传热冷却纳米流体。
所述的分散剂为亲油性分散剂，选用油胺或吐温。
所述的烷烃为正辛烷或者正十二烷。
本发明与现有制备方法相比，其优点和积极效果是纳米流体分散均匀、稳定时间长， 导热系数高。本发明制备的纳米流体当碳纳米管体积含量为1.0%时纳米流体导热系数比烷烃 提高达15%以上。
具体实施例方式
实施例1:将油胺与正辛烷以体积比2%和97.9 %比例混合，再添加体积比0. 1%表面 羟基化并被截断短化的多壁碳纳米管，经超声振动，得到的烷烃基含碳纳米管纳米流体稳定 存在两个月以上，且其导热系数比正辛垸的导热系数提高2%。
实施例2:将油胺与正辛烷以体积比5%和94%比例混合，再添加体积比1.0%表面羟基 化并被截断短化的多壁碳纳米管，经超声振动，得到的烷烃基含碳纳米管纳米流体稳定存在 一个月以上，且其导热系数比正辛烷的导热系数提高15%。
实施例3:将油胺与正辛垸以体积比3. 5%和96%比例混合，再添加体积比0. 5%表面羟 基化并被截断短化的多壁碳纳米管，经超声振动，得到的垸烃基含碳纳米管纳米流体稳定存 在一个月以上，且其导热系数比正辛垸的导热系数提高10%。
实施例4:将油胺与正辛烷以体积比2.5%和97%比例混合，再添加体积比0.5%表面羟 基化并被截断短化的单壁碳纳米管，经超声振动，得到的垸烃基含碳纳米管纳米流体稳定存 在一个月以上，且其导热系数比正辛烷的导热系数提高10. 5% 。
实施例5:将吐温与正十二垸以体积比2%和97. 9%比例混合，再添加体积比0. 1%表面 羟基化并被截断短化的多壁碳纳米管，经超声振动，得到的烷烃基含碳纳米管纳米流体稳定 存在四十五天以上，且其导热系数比正正十二烷的导热系数提高2.5%。
实施例6:将吐温与正十二烷以体积比5%和94%比例混合，再添加体积比1. 0%表面羟 基化并被截断短化的单壁碳纳米管，经超声振动，得到的烷烃基含碳纳米管纳米流体稳定存 在一个月以上，且其导热系数比正十二垸的导热系数提高14%。
实施例7:将吐温与正十二烷以体积比3. 0%和96. 8%比例混合，再添加体积比0. 2%表 面羟基化并被截断短化的双壁碳纳米管，经超声振动，得到的烷烃基含碳纳米管纳米流体稳 定存在一个月以上，且其导热系数比正十二垸的导热系数提高3%。
实施例8:将吐温与正辛烷以体积比4%和95. 2%比例混合，再添加体积比0. 8%表面羟 基化并被截断短化的双壁碳纳米管，经超声振动，得到的垸烃基含碳纳米管纳米流体稳定存 在一个月以上，且其导热系数比正辛烷的导热系数提高13%。
权利要求
1.一种烷烃基含碳纳米管纳米流体的制备方法，其特征在于它由按照体积比0.1％～1.0％的表面羟基化的碳纳米管、94％～97.9％的烷烃和2％～5％的分散剂组成；先将烷烃与分散剂按照所述比例直接共混，然后在其中按所述比例添加经强碱球磨处理后的表面羟基化的碳纳米管，再进行超声振动，制得悬浮稳定的烷烃基高效传热冷却纳米流体。
2. 根据权利要求1所述的一种垸烃基含碳纳米管纳米流体的制备方法，其特征在于所述的 分散剂为亲油性分散剂，选用油胺或吐温。
3. 根据权利要求1所述的一种垸烃基含碳纳米管纳米流体的制备方法，其特征在于所述的烷烃为正辛烷或者正十二垸。
全文摘要
一种烷烃基含碳纳米管纳米流体的制备方法，其特征在于它由按照体积比0.1％～1.0％的表面羟基化的碳纳米管、94％～97.9％的烷烃和2％～5％的分散剂组成；先将烷烃与分散剂按照所述比例直接共混，然后在其中按所述比例添加经强碱球磨处理后的表面羟基化的碳纳米管，再进行超声振动，制得悬浮稳定的烷烃基高效传热冷却纳米流体。所述的分散剂为亲油性分散剂，选用油胺或吐温。所述的烷烃为正辛烷或者正十二烷。本发明与现有制备方法相比，优点是纳米流体分散均匀、稳定时间长，导热系数高。尤其是当纳米流体中碳纳米管体积比为1.0％时纳米流体导热系数比烷烃提高达15％以上。
文档编号C09K5/00GK101492598SQ20091004691
公开日2009年7月29日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者谢华清, 陈立飞 申请人:上海第二工业大学