专利名称：一种高含量碳纳米管液晶分散体系及其制备方法
技术领域：
本发明属于材料领域。它涉及一种碳纳米管分散体系及其制备方法，尤其是ー种高含量碳纳米管液晶分散体系及其制备方法。
背景技术：
碳纳米管是ー种具有特殊结构(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ロ)的ー维量子材料。它主要由呈六边形排列的碳原子构成单层或多层同轴圆管。碳纳米管具有极高的长径比和完美无缺陷的结构，因而其强度达到了钢的100倍，而重量则只有钢的1/6，是ー种优秀的增强材料；同时它还具有异常电学和化学性能，有望用作为分子导线，纳米半导体材料，催化剂载体，分子吸收剂和近场发射材料等，被科学家们称为21世纪最有前途的纳米材料。但是，由于其纳米尺寸，碳纳米管具有极强的表面活性，导致碳纳米管极易发生团聚，很难分散。因而碳纳米管分散液的制备受到了极大的关注。通过表面处理和活性剂的添加，可以使碳纳米管分散在溶液中。但是表面处理方法往往对碳纳米管的结构造成破坏，而获得的碳纳米管分散浓度通常都很低。因此，高含量碳纳米管分散液的制备意义重大。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳纳米管分散体系及其制备方法，尤其是ー种高含量碳纳米管液晶分散体系及其制备方法。这种碳纳米管液晶分散体系含有高含量且定向取向的碳纳米管，为制备高含量、高质量的碳纳米管产品提供了条件。本发明解决技术问题的技术方案如下—种高含量碳纳米管液晶分散体系，其特征是它是ー种含有质量百分比含量为I 10%且直径为O. 9 IOOnm的单壁或多壁碳纳米管、质量百分比含量为O 3%的表面活性剂和质量百分比含量为87 99%的液晶相的液晶分散体系。所述的表面活性剂为Triton X-100、Tween 65、乳化剂0P、十二烷基硫酸钠、十二
烷基苯磺酸钠、十二烷基溴化铵中的ー种。所述的液晶相为双亲化合物如辛基硫酸钠、癸基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、十四烷基硫酸钠、对辛基苯磺酸钠、对十二烷基苯磺酸钠、CH3 (CH2) 9 (OCH2CH2) 60H、CH3 (CH2) 9 (OCH2CH2) 90HCH3 (CH2) 41 (OCH2CH2) 40H、硬脂酸盐、月桂酸盐、肉豆蘧酸盐、棕榈酸盐、磷酷、胆留醇、糖月旨、十二烷基氯化铵、十二烷基溴化铵、甲基十二烷基氯化铵、甲基十二烷基溴化铵、癸基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、长链氨基酸、聚氧こ烯烷基醚、聚氧こ烯烷基苯基醚、聚氧こ烯烷基酷、Aerosol 0T、缩六こニ醇单辛醚的水体系液晶相中的ー种，或者液晶高分子如芳香族聚酰胺、芳香族聚酰胺-酰肼、芳香族聚酰肼、芳香族聚酷、聚对苯撑苯并双噻唑、聚苯并噻唑、聚苯并噁唑、芳香族聚酮、芳香族聚醚、芳香族聚硫醚、芳香族聚砜、聚丙烯酸酯、羧甲基丙烯酸酯、聚苯こ烯衍生物、聚硅氧烷、纤维素及其衍生物、多肽、蛋白质、核酸、烟草花病毒、细胞膜的液晶相中的ー种。本发明所述的ー种高含量碳纳米管液晶分散体系，其制备方法步骤如下(I)将占液晶分散体系质量百分比含量为I 10%且直径为0. 9 IOOnm的单壁或多壁碳纳米管和占液晶分散体系质量百分比含量为0 3%的表面活性剂加入到占液晶分散体系质量百分比含量为87 99%的液晶相中，进行混合；
(2)将步骤(I)中得到的混合溶液进行超声处理，超声温度为-20 385°C，超声频率为20 40KHz，功率为300 2400W，超声时间为5 60min，制备得到ー种高含量碳纳米管液晶分散体系。所述的步骤(I)中，所选用的液晶相为双亲化合物的水体系液晶相中的一种时，表面活性剂占液晶分散体系质量百分比含量为O。所述步骤(2)中，所采用的超声温度在超声处理过程中应保持在使液晶相呈现液晶态的温度范围。本发明的有益效果是本发明的ー种高含量碳纳米管液晶分散体系含有高含量碳纳米管，且碳纳米管在该分散体系中呈定向取向排列，为制备高含量、高质量的碳纳米管产品提供了条件。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明做进ー步的阐述，应理解，这些实施例仅限于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例Iー种高含量碳纳米管液晶分散体系，其特征是它是ー种含有质量百分比含量为1%且直径为Inm的单壁碳纳米管和质量百分比含量为99%的十二烷基硫酸钠水体系液晶相的液晶分散体系。该高含量碳纳米管液晶分散体系，其制备方法步骤如下(I)将占液晶分散体系质量百分比含量为1%且直径为Inm的单壁碳纳米管加入到根据文献王良御、廖松生，液晶化学，科学出版社，1988配置的占液晶分散体系质量百分比含量99%的十二烷基硫酸钠水体系液晶相中，进行混合；(2)将步骤(I)中得到的混合溶液进行超声处理，超声温度为室温，超声频率为20KHz，功率为2400W，超声时间为lOmin，制备得到一种碳纳米管在其中定向有序排列的，含有质量百分比含量为1%且直径为Inm的单壁碳纳米管和质量百分比含量为99%的十二烧基硫酸纳水体系液晶相的液晶分散体系。实施例2ー种高含量碳纳米管液晶分散体系，其特征是它是ー种含有质量百分比含量为5%且直径为17 35nm的多壁碳纳米管、质量百分比含量为0. 05%的表面活性剂TritonX-100和质量百分比含量为94. 95%的纤维素液晶相的液晶分散体系。本发明所述的ー种高含量碳纳米管液晶分散体系，其制备方法步骤如下(I)将占液晶分散体系质量百分比含量为5%且直径为17 35nm的多壁碳纳米管和占液晶分散体系质量百分比含量为O. 05%的表面活性剂Triton X-100加入到根据文献吴大诚、谢新光、徐建军，高分子液晶，四川教育出版社，1988配置的占液晶分散体系质量百分比含量为94. 95%的5%天然纤维素/甲基吗啉-N-氧化物.H2O液晶相中，进行混合；(2)将步骤(I)中得到的混合溶液进行超声处理，超声温度为85°C，超声频率为20KHz，功率为1000W，超声时间为30min，制备得到一种碳纳米管在其中定向有序排列的，含有质量百分比含量为5%且直径为17 35nm的多壁碳纳米管、质量百分比含量为
O.05%的表面活性剂Triton X-100和质量百分比含量为94. 95%的纤维素液晶相的液晶 分散体系。实施例3ー种高含量碳纳米管液晶分散体系，其特征是它是ー种含有质量百分比含量为8%且直径为30 50nm的多壁碳纳米管、质量百分比含量为I %表面活性剂Tween 65和质量百分比含量为91%的聚苯并噁唑液晶相的液晶分散体系。(I)将占液晶分散体系质量百分比含量为8%且直径为30 50nm的多壁碳纳米管和占液晶分散体系质量百分比含量为I %的表面活性剂Tween 65加入到占液晶分散体系质量百分比含量为91 %的根据文献周其凤、王新久，液晶高分子，科学出版社，1999配置的13%聚苯并噁唑/多聚磷酸液晶相中，进行混合；(2)将步骤(I)中得到的混合溶液进行超声处理，超声温度为90°C，超声频率为40KHz，功率为800W，超声时间为20min，制备得到一种碳纳米管在其中定向有序排列，含有质量百分比含量为8%且直径为30 50nm的多壁碳纳米管、质量百分比含量为1%表面活性剂Tween 65和质量百分比含量为91 %的聚苯并噁唑液晶相的液晶分散体系。
权利要求
1.ー种高含量碳纳米管液晶分散体系，其特征是它是ー种含有质量百分比含量为I 10%且直径为0. 9 IOOnm的单壁或多壁碳纳米管、质量百分比含量为0 3%的表面活性剂和质量百分比含量为87 99%的液晶相的液晶分散体系。
2.根据权利要求I所述的ー种高含量碳纳米管液晶分散体系，其特征是其所述的表面活性剂为Triton X-100、Tween 65、乳化剂0P、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基溴化铵中的ー种。
3.根据权利要求I所述的ー种高含量碳纳米管液晶分散体系，其特征是其所述的液晶相为双亲化合物如辛基硫酸钠、癸基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、十四烷基硫酸钠、对辛基苯磺酸钠、对十二烷基苯磺酸钠、CH3(CH2)9(OCH2CH2)60H、CH3(CH2)9(OCH2CH2)90HCH3 (CH2)41 (OCH2CH2) 40H、硬脂酸盐、月桂酸盐、肉豆蘧酸盐、棕榈酸盐、磷酯、胆甾醇、糖脂、十二烷基氯化铵、十二烷基溴化铵、甲基十二烷基氯化铵、甲基十二烷基溴化铵、癸基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、长链氨基酸、聚氧こ烯烷基醚、聚氧こ烯烷基苯基醚、聚氧こ烯烷基酷、Aerosol 0T、缩六こニ醇单辛醚的水体系液晶相中的ー种，或者液晶高分子如芳香族聚酰胺、芳香族聚酰胺-酰肼、芳香族聚酰肼、芳香族聚酷、聚对苯撑苯并双噻唑、聚苯并噻唑、聚苯并噁唑、芳香族聚酮、芳香族聚醚、芳香族聚硫醚、芳香族聚砜、聚丙烯酸酷、羧甲基丙烯酸酯、聚苯こ烯衍生物、聚硅氧烷、纤维素及其衍生物、多肽、蛋白质、核酸、烟草花病毒、细胞膜的液晶相中的ー种。
4.根据权利要求I所述的ー种高含量碳纳米管液晶分散体系，其特征是其制备方法步骤如下 (1)将占液晶分散体系质量百分比含量为I 10%且直径为0.9 IOOnm的单壁或多壁碳纳米管和占液晶分散体系质量百分比含量为0 3%的表面活性剂加入到占液晶分散体系质量百分比含量为87 99%的液晶相中，进行混合； (2)将步骤(I)中得到的混合溶液进行超声处理，超声温度为-20 385°C，超声频率为20 40KHz，功率为300 2400W，超声时间为5 60min，制备得到ー种高含量碳纳米管液晶分散体系。
5.根据权利要求I或4所述的ー种高含量碳纳米管液晶分散体系，其特征是其制备方法所述的步骤(I)中，所选用的液晶相为双亲化合物的水体系液晶相中的ー种时，表面活性剂占液晶分散体系质量百分比含量为O。
6.根据权利要求4所述的ー种高含量碳纳米管液晶分散体系，其特征是其制备方法所述的步骤(2)中所采用的超声温度在超声处理过程中应保持在使液晶相呈现液晶态的温度范围。
全文摘要
本发明公开了一种高含量碳纳米管液晶分散体系，其特征是它是一种含有质量百分比含量为1～10％且直径为0.9～100nm的单壁或多壁碳纳米管、质量百分比含量为0～3％的表面活性剂和质量百分比含量为87～99％的液晶相的液晶分散体系。该液晶分散体系含有高含量碳纳米管，且碳纳米管在该分散体系中呈定向取向排列，为制备高含量、高质量的碳纳米管产品提供了条件。
文档编号B01F3/12GK102641673SQ201210120009
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者万玉芹, 王鸿博, 高卫东 申请人:江南大学