CN101485962B - 一种分散碳纳米管的简易方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分散碳纳米管的简易方法，先将多糖类物质溶于溶剂中，在室温下溶胀，将溶胀的溶液放在水浴锅中设温15-90℃，继续搅拌，得到均匀稳定的多糖溶液；然后将单壁或多壁碳纳米管加入多糖溶液中继续搅拌，在超声波中超声，得到分散均匀稳定的碳纳米管溶液，其中各多糖溶液的质量体积比为0.01-90％，碳纳米管占多糖和碳纳米管总质量的0.01-75％。本发明方法成本低廉、无污染，操作简便，分散过程重复性强，在整个过程中不破坏碳纳米管的原有结构，保持原有碳纳米管的长度，分散性好。

Description

一种分散碳纳米管的简易方法

技术领域：

本发明涉及一种将碳纳米管分散的简易方法，属于有机材料与无机材料的共混技术领域。

背景技术：

碳纳米管是空心的管状纤维结构，其直径一般为几纳米至几十纳米，长度可达数微米甚至数毫米。它具有很强的表面效应，量子尺寸效应，局域场效应和特殊的界面区等很多奇异的物理和化学特性。它具有类似金属的导电强度，其理论导电强度是钢的100倍，但重量仅是钢的七分之一。此外，碳纳米管具有比表面积适中，充放电能力强等物理及电学特性。碳纳米管超强的力学性能可以极大地提高复合材料的强度和韧性；独特的电学和光学性能可以改善聚合物材料的电导率，制备新型的光电聚合物复合材料；其独特的结构可以制备金属或金属氧化物填充/包覆的一维纳米复合材料。碳纳米管奇特的结构、电学、机械、电化学性能，使其在材料领域的巨大潜力受到广泛关注。但是碳纳米管之间存在强的范德华力而且具有极大的长径比，因此易于形成大的团聚体，如何提高碳纳米管的分散性能，消除大的团聚，成为制备碳纳米管复合材料的前提条件。

目前文献报道的碳纳米管分散的方法主要是用强氧化性物质处理碳纳米管。此方法得到的表面羧基改性的碳纳米管，碳纳米管会被切断并且其表面电子结构有一定程度的损坏，从而破坏了碳纳米管的原有结构和性能，在众多领域的应用受到了较大限制。在碳纳米管聚合物共混材料中，要求碳纳米管的长度越长越好。多糖来源广、可再生、可生物降解和生物相容，一些多糖及其衍生物可发生相互作用或形成分子聚集体而表现出新的理化性能与结构，多糖类大分子混合溶液的研究，一直为人们所关注。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种新的分散碳纳米管的简易方法，该方法所用的原材料无污染，易得，制备过程重复性好，制得的碳纳米管保持原有结构，分散性好。

本发明的碳纳米管分散的方法，先将多糖类物质溶于溶剂中，在室温下溶胀30min-100h，将溶胀的溶液放在水浴锅中设温15-90℃，继续搅拌30min-100h，得到均匀稳定的多糖溶液；然后将单壁或多壁碳纳米管加入多糖溶液中继续搅拌30min-100h，在超声波中超声5min-2h得到分散均匀稳定的碳纳米管溶液。碳纳米管分散效果好，其中各多糖溶液的质量体积比为0.01-90％(w/v)，碳纳米管占多糖和碳纳米管总质量的0.01-75％。在整个过程中，不破坏碳纳米管的原有结构，保持原有碳纳米管的长度。

本发明中所用的分散物质——多糖，包括卡拉胶、葡萄糖、羟乙基纤维素、海藻酸钠中的一种或几种。

本发明所用溶剂为蒸馏水、乙醇、丙酮等溶剂的一种或几种。

与目前国内外对碳纳米管分散主要采用的化学改性法相比，本发明采用物理共混的方法，具有以下突出的优点：(1)原料为天然产物，易得，成本低。(2)无污染，绿色环保，简单易行，分散过程重复性强；(3)不破坏碳纳米管的原有结构，与其他物理分散方法比较，具有分散溶液中碳纳米管含量高的优点。

附图说明：

图1为卡拉胶分散的碳纳米管透射电镜图。

图2为团聚碳纳米管的透射电镜图。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

在100ml锥形瓶中，加入50ml蒸馏水，加入0.5g卡拉胶室温下磁力搅拌30分钟充分溶胀。然后水浴锅加热至90℃，搅拌60分钟后得到均一稳定的卡拉胶溶液，向卡拉胶溶液中加入1.5g多壁碳纳米管，继续搅拌30分钟，最后在超声波中超声15分钟，得到均匀稳定的碳纳米管卡拉胶溶液。

将图1和图2对照，本发明方法分散后的碳纳米管保持原有结构，分散性好。

实施例2：

在100ml锥形瓶中，加入60ml蒸馏水，加入0.6g卡拉胶，在室温下磁力搅拌60分钟。然后水浴锅加热至90℃，搅拌60分钟后得到均一稳定的卡拉胶溶液，向卡拉胶溶液中加入0.0006g多壁碳纳米管，继续搅拌100h，最后在超声波中超声15分钟，得到均匀稳定的碳纳米管卡拉胶溶液。

实施例3：

在100ml锥形瓶中，加入60ml丙酮，加入0.006g葡萄糖，在室温下磁力搅拌30分钟，然后水浴锅设温至15℃，搅拌60分钟后得到均一稳定的葡萄糖溶液，向葡萄糖溶液中加入0.06g多壁碳纳米管，继续搅拌30分钟，最后在超声波中超声2h，得到均匀稳定的碳纳米管葡萄糖溶液。

实施例4：

在100ml锥形瓶中，加入10ml乙醇，再加入50ml的蒸馏水混合，加入54g葡萄糖在室温下磁力搅拌100h，得到均一稳定的葡萄糖溶液，向葡萄糖溶液中加入6g单壁碳纳米管，继续搅拌2h，最后在超声波中超声5分钟，得到均匀稳定的碳纳米管葡萄糖溶液。

实施例5：

在100ml锥形瓶中，加入50ml蒸馏水，加入2g海藻酸钠和2g葡萄糖室温下磁力搅拌60分钟充分溶胀。然后水浴锅加热至60℃，搅拌30分钟后得到均一稳定的海藻酸钠葡萄糖混合溶液，向溶液中加入0.5g多壁碳纳米管，继续搅拌30分钟，最后在超声波中超声15分钟，得到均匀稳定的碳纳米管海藻酸钠葡萄糖溶液。

实施例6：

在100ml锥形瓶中，加入50ml蒸馏水，加入0.15g羟乙基纤维素室温下磁力搅拌充分溶胀。然后水浴锅加热至45℃，搅拌30分钟后得到均一稳定的羟乙基纤维素溶液，向溶液中加入0.05g多壁碳纳米管，继续搅拌30分钟，最后在超声波中超声15分钟，得到均匀稳定的碳纳米管羟乙基纤维素溶液。

Claims (4)

1.一种分散碳纳米管的简易方法，其特征在于先将多糖类物质溶于溶剂中，在室温下溶胀，将溶胀的溶液放在水浴锅中设温15-90℃，继续搅拌，得到均匀稳定的多糖溶液；然后将单壁或多壁碳纳米管加入多糖溶液中继续搅拌，在超声波中超声，得到分散均匀稳定的碳纳米管溶液，其中各多糖溶液的质量体积比为0.01-90％，碳纳米管占多糖和碳纳米管总质量的0.01-75％；其中，多糖类物质是卡拉胶、葡萄糖、羟乙基纤维素、海藻酸钠中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的一种分散碳纳米管的简易方法，其特征在于所用溶剂为蒸馏水、乙醇、丙酮中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种分散碳纳米管的简易方法，其特征在于多糖类物质在溶剂中溶胀30min-100h，将溶胀的溶液放在水浴锅中继续搅拌30min-100h，得到均匀稳定的多糖溶液。

4.根据权利要求1所述的一种分散碳纳米管的简易方法，其特征在于将单壁或多壁碳纳米管加入多糖溶液中继续搅拌30min-100h，在超声波中超声5min-2h，得到分散均匀稳定的碳纳米管溶液。

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