RU2663243C2 - Modifier for preparing nanostructured composite materials and method for producing modifier - Google Patents
Modifier for preparing nanostructured composite materials and method for producing modifier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2663243C2 RU2663243C2 RU2016149664A RU2016149664A RU2663243C2 RU 2663243 C2 RU2663243 C2 RU 2663243C2 RU 2016149664 A RU2016149664 A RU 2016149664A RU 2016149664 A RU2016149664 A RU 2016149664A RU 2663243 C2 RU2663243 C2 RU 2663243C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- organic solvent
- modifier
- carbon nanotubes
- walled
- speed
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B1/008—Nanostructures not provided for in groups B82B1/001 - B82B1/007
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0009—Forming specific nanostructures
- B82B3/0033—Manufacture or treatment of substrate-free structures, i.e. not connected to any support
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/168—After-treatment
- C01B32/174—Derivatisation; Solubilisation; Dispersion in solvents
Abstract
Description
Изобретение относится к модификаторам, содержащим в своем составе углеродные нанотрубки, и технологиям получения таких модификаторов. Изобретение может использоваться в различных отраслях промышленности для получения наноструктурированных композиционных материалов с углеродными нанотрубками в качестве наполнителя.The invention relates to modifiers containing carbon nanotubes, and technologies for producing such modifiers. The invention can be used in various industries to obtain nanostructured composite materials with carbon nanotubes as a filler.
При приготовлении композиционных материалов, содержащих углеродные нанотрубки (далее УНТ) в качестве наполнителя, возникает проблема их введения в материал матрицы, обусловленная тем, что нанотрубки имеют тенденцию к агломерации. По этой причине довольно часто УНТ вводят в материал матрицы в форме их дисперсии в жидкой среде. Как правило, стабильные дисперсии УНТ в жидких органических или водных средах получают с использованием различных стабилизаторов, таких как, например, поверхностно-активные вещества.In the preparation of composite materials containing carbon nanotubes (hereinafter referred to as CNTs) as filler, the problem arises of their introduction into the matrix material, due to the fact that nanotubes tend to agglomerate. For this reason, quite often, CNTs are introduced into the matrix material in the form of their dispersion in a liquid medium. As a rule, stable dispersions of CNTs in liquid organic or aqueous media are obtained using various stabilizers, such as, for example, surfactants.
Например известна водная дисперсия УНТ, получаемая с использованием натриевой соли сульфинированного производного нафталина и аэросила в качестве поверхностно-активного вещества и стабилизирующей добавки соответственно [Патент РФ №2494961, МПК С01В 31/02]. Однако данная дисперсия имеет достаточно узкий потенциальный диапазон применений и может использоваться только в качестве модифицирующей добавки для строительных материалов и не может претендовать на использование в композитных материалах из-за необходимости удаления из нее воды, поверхностно-активного вещества и стабилизирующей добавки в процессе приготовления композитных материалов.For example, an aqueous dispersion of CNTs is known that is obtained using the sodium salt of a sulfonated derivative of naphthalene and aerosil as a surfactant and stabilizing additive, respectively [RF Patent No. 2494961, IPC С01В 31/02]. However, this dispersion has a rather narrow potential range of applications and can only be used as a modifying additive for building materials and cannot be used in composite materials because of the need to remove water, a surfactant and a stabilizing additive from it in the process of preparing composite materials .
Также известна гелеобразная дисперсия с концентрацией УНТ порядка 2 масс. %, полученная механической обработкой УНТ с ионными жидкостями с дальнейшим центрифугированием этой смеси с целью удаления избытка ионной жидкости [Патент США №7531114, МПК B05D 1/12, С01В 31/02, Н01В 1/00, Н01В 1/12].Also known gel dispersion with a concentration of CNT of the order of 2 mass. % obtained by machining CNTs with ionic liquids with further centrifugation of this mixture to remove excess ionic liquid [US Patent No. 7531114, IPC B05D 1/12, C01B 31/02, H01B 1/00, H01B 1/12].
Основным недостатками упомянутой гелеобразной дисперсии является относительно низкая концентрация углеродных нанотрубок, что подтверждается отделением избытка ионной жидкости в процессе центрифугирования. Данный факт свидетельствует о непредельном насыщении дисперсии углеродными нанотрубками и наличии потенциала для увеличения их концентрации.The main disadvantages of the said gel-like dispersion are the relatively low concentration of carbon nanotubes, as evidenced by the separation of the excess ionic liquid during centrifugation. This fact indicates the unsaturation of the dispersion with carbon nanotubes and the potential for increasing their concentration.
Известна дисперсия УНТ в водном растворе додецилсульфата натрия, полученная смешиванием раствора додецилсульфата натрия в воде с УНТ при периодическом воздействии на полученную смесь ультразвуком [Патент США №7999028 МПК С01В 31/00, С08К 3/04, B82Y 35/00, B01J 8/16]. Эта дисперсия может храниться до трех месяцев без потери своих свойств и использоваться в качестве калибровочного раствора и как модификатор для приготовления полимерных и других нанокомпозитов.A dispersion of CNTs in an aqueous solution of sodium dodecyl sulfate is known, obtained by mixing a solution of sodium dodecyl sulfate in water with CNTs with periodic exposure to the resulting mixture with ultrasound [US Patent No. 7999028 IPC С01В 31/00, С08К 3/04, B82Y 35/00, B01J 8/16 ]. This dispersion can be stored for up to three months without losing its properties and can be used as a calibration solution and as a modifier for the preparation of polymer and other nanocomposites.
Эта дисперсия и способ ее получения приняты за прототип изобретения.This dispersion and method for its preparation are taken as a prototype of the invention.
Недостатками прототипа, как модификатора для приготовления композиционных материалов, является содержание в нем поверхностно-активных веществ, которые в ряде случаев отрицательно влияют на качество получаемых композиционных материалов. Чтобы этого избежать, желательно, максимально снизить, а лучше - полностью исключить наличие поверхностно-активных веществ в модификаторе. Также недостатками прототипа являются низкое содержание в нем УНТ и непродолжительное время его хранения без ухудшения свойств.The disadvantages of the prototype, as a modifier for the preparation of composite materials, is its content of surface-active substances, which in some cases adversely affect the quality of the obtained composite materials. To avoid this, it is desirable to reduce as much as possible, and it is better to completely eliminate the presence of surfactants in the modifier. Also the disadvantages of the prototype are the low content of CNTs in it and the short storage time without deterioration.
Изобретение решает задачу создания модификатора в форме устойчивой дисперсии УНТ, не содержащей поверхностно-активных веществ, с повышенным содержанием УНТ и имеющей длительный срок хранения в стабильном состоянии, при котором она пригодна к использованию.The invention solves the problem of creating a modifier in the form of a stable dispersion of CNTs that do not contain surfactants, with a high content of CNTs and having a long shelf life in a stable state, in which it is suitable for use.
Поставленная задача решается тем, что предлагается модификатор для приготовления композиционных материалов, который включает в себя УНТ и среду, в которой они содержатся, - органический растворитель, причем модификатор получен путем смешивания углеродных нанотрубок с органическим растворителем в высокооборотной мешалке при скорости 1000-4000 об/мин и постоянном охлаждении и дальнейшего перемешивания полученной смеси со скоростью 5-20 об/мин при температуре, не превышающей температуру отверждения названной смеси, и при ультразвуковом воздействии на нее.The problem is solved by the fact that the proposed modifier for the preparation of composite materials, which includes CNTs and the medium in which they are contained, is an organic solvent, the modifier obtained by mixing carbon nanotubes with an organic solvent in a high-speed mixer at a speed of 1000-4000 rpm min and constant cooling and further mixing of the mixture at a speed of 5-20 rpm at a temperature not exceeding the curing temperature of the mixture, and with ultrasonic air action on her.
УНТ образуют в объеме модификатора объемную сетчатую структуру.CNTs form a volumetric mesh structure in the modifier volume.
Модификатор может содержать одностенные или двустенные, или многостенные УНТ, или их различные комбинации.The modifier may contain single-walled or double-walled, or multi-walled CNTs, or their various combinations.
Органическим растворителем может быть растворитель из ряда спиртов, например этанол, или пропанол, или изопропанол, или этиленгликоль, или кетонов, например ацетон, или метилэтилкетон, или галогензамещенных углеводородов, например хлороформ, или нефтяных растворителей, например бензин, или керосин, или нафта, или хлор или эфиров, например тетрагидрофуран.The organic solvent may be a solvent from a number of alcohols, for example ethanol, or propanol, or isopropanol, or ethylene glycol, or ketones, for example acetone, or methyl ethyl ketone, or halogenated hydrocarbons, for example chloroform, or petroleum solvents, for example gasoline, or kerosene, or naphtha, or chlorine or ethers, for example tetrahydrofuran.
Также поставленная задача решается тем, что предлагается способ получения модификатора для приготовления наноструктурированных композитных материалов, в соответствии с которым органический растворитель и углеродные нанотрубки смешивают в высокооборотной мешалке при скорости 1000-4000 об/мин и постоянном охлаждении, и затем перемешивают полученную смесь со скоростью 5-20 об/мин при температуре, не превышающей температуру отверждения названной смеси, и при ультразвуковом воздействии на нее.The problem is also solved by the fact that a method for producing a modifier for preparing nanostructured composite materials is proposed, in accordance with which an organic solvent and carbon nanotubes are mixed in a high-speed mixer at a speed of 1000-4000 rpm and constant cooling, and then the resulting mixture is mixed at a speed of 5 -20 rpm at a temperature not exceeding the curing temperature of the named mixture, and with ultrasonic exposure to it.
При получении модификатора могут использоваться одностенные или двустенные, или многостенные УНТ, или их различные комбинации.Upon receipt of the modifier, single-walled or double-walled, or multi-walled CNTs, or their various combinations can be used.
В качестве органического растворителя могут использоваться растворитель из ряда: спиртов, например этанол, или пропанол, или изопропанол, или этиленгликоль; или кетонов, например ацетон, или метилэтилкетон; или галогензамещенных углеводородов, например хлороформ; или нефтяных растворителей, например бензин, или керосин, или нафта, или хлор; или эфиров, например тетрагидрофуран.As an organic solvent, a solvent may be used from a number of: alcohols, for example ethanol, or propanol, or isopropanol, or ethylene glycol; or ketones, for example acetone, or methyl ethyl ketone; or halogenated hydrocarbons, for example chloroform; or petroleum solvents, for example gasoline, or kerosene, or naphtha, or chlorine; or esters, for example tetrahydrofuran.
Предлагаемый модификатор получают согласно следующему.The proposed modifier receive according to the following.
Органический растворитель помещают вместе с УНТ в сосуд и охлаждают до температуры, например, не превышающей 0°С, с помощью системы внешнего охлаждения, представляющей собой жидкостную охлаждающую баню, и затем их механически перемешивают между собрй со скоростью 1000-4000 об/мин в течение, например, 20 мин. В результате охлаждения повышается вязкость органического растворителя и полученной смеси в целом.The organic solvent is placed together with the CNTs in a vessel and cooled to a temperature, for example, not exceeding 0 ° C, using an external cooling system, which is a liquid cooling bath, and then they are mechanically mixed between collections at a speed of 1000-4000 rpm for for example 20 minutes As a result of cooling, the viscosity of the organic solvent and the resulting mixture as a whole increases.
Далее механически перемешанную смесь охлаждают до температуры ее отверждения, при постоянном перемешивании со скоростью 5-20 об/мин и воздействуя на нее ультразвуком. Мощность ультразвука должна быть такой, что те участки смеси, которые попадают под его воздействие, становились жидкими. Иные участки смеси, на которые ультразвук не воздействует, имеют температуру отвердевания и поэтому затвердевают. Полностью смесь затвердеть не может, так как она постоянно перемешивается, в результате чего твердые участки становятся жидкими и наоборот. При такой обработке вязкость органического растворителя выше, чем при комнатной температуре, а агломераты УНТ разбиваются перемешиванием и не успевают заново агломерироваться из-за высокой вязкости растворителя. Таким образом, УНТ распределяются в объеме смеси.Next, the mechanically mixed mixture is cooled to its curing temperature, with constant stirring at a speed of 5-20 rpm and exposure to it with ultrasound. The power of ultrasound should be such that those areas of the mixture that fall under its influence become liquid. Other parts of the mixture that are not affected by ultrasound have a solidification temperature and therefore solidify. The mixture cannot completely harden, as it is constantly mixed, as a result of which solid sections become liquid and vice versa. With this treatment, the viscosity of the organic solvent is higher than at room temperature, and the CNT agglomerates are broken by stirring and do not have time to agglomerate again due to the high viscosity of the solvent. Thus, CNTs are distributed in the volume of the mixture.
Локальное воздействие ультразвука на охлажденный органический растворитель разогревает его, снижая вязкость до нескольких сП, что позволяет диспергировать агломераты углеродных нанотрубок до индивидуальных и тонких пучков из них. При постоянном перемешивании смеси со скоростью 5-20 об/мин разогретые ее области снова охлаждаются, а УНТ остаются распределенными в объеме растворителя. Вследствие высокой вязкости, обусловленной концентрацией ОУНТ, состояние получаемой дисперсии отличается стабильностью при нагревании ее до комнатной температуры.The local effect of ultrasound on a cooled organic solvent heats it, reducing the viscosity to several cP, which allows dispersing agglomerates of carbon nanotubes to individual and thin bundles of them. With constant mixing of the mixture at a speed of 5-20 rpm, the regions warmed up are again cooled, and the CNTs remain distributed in the solvent volume. Due to the high viscosity due to the concentration of SWCNTs, the state of the resulting dispersion is stable when it is heated to room temperature.
Полученный таким образом модификатор представляет собой стекловидную массу черного цвета. УНТ образуют в его объеме структуру, похожую на трехмерную сетку. После нагревания его до комнатной температуре эта структура сохраняется.The modifier obtained in this way is a glassy mass of black color. CNTs form in its volume a structure similar to a three-dimensional network. After warming it to room temperature, this structure is preserved.
Модификатор может храниться долгое время, не меняя своих свойств.The modifier can be stored for a long time without changing its properties.
Поскольку в его получении не участвуют никакие дополнительные вещества, он может использоваться для приготовления любых композиционных материалов, не снижая их качества.Since no additional substances are involved in its preparation, it can be used to prepare any composite materials without compromising their quality.
Ниже приводятся примеры конкретного выполнения описанного модификатора.The following are examples of the specific implementation of the described modifier.
Для процессов диспергирования и растворения углеродного материала в жидкой среде используют многофункциональный аппарат серии «Волна» на 50-100% мощности с постоянным перемешиванием 5-20 об/мин. Аппарат содержит в своем составе электронный генератор мощностью 400 ВА в металлическом корпусе и полуволновую колебательную систему из титанового сплава с диаметром штока 10 мм. Частота ультразвуковых колебаний - 22 кГц и интенсивность ультразвукового воздействия не менее 10 Вт/см2.For processes of dispersion and dissolution of carbon material in a liquid medium, a multifunctional apparatus of the Volna series is used at 50-100% power with constant stirring 5-20 rpm. The apparatus contains an electronic generator with a capacity of 400 VA in a metal casing and a half-wave oscillatory system made of titanium alloy with a rod diameter of 10 mm. The frequency of ultrasonic vibrations is 22 kHz and the intensity of ultrasonic exposure is at least 10 W / cm 2 .
Обработку смеси органического растворителя и углеродных нанотрубок ультразвуком проводят, используя систему внешнего охлаждения, представляющей собой жидкостную охлаждающую баню, в которую помещают сосуд с органическим растворителем и углеродными нанотрубками.The mixture of the organic solvent and carbon nanotubes is sonicated using an external cooling system, which is a liquid cooling bath in which a vessel with an organic solvent and carbon nanotubes is placed.
Концентрацию углеродных нанотрубок контролируют путем записи спектров оптического поглощения на спектрофотометре МС 122, предназначенном для ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областей спектра от 190 до 1100 нм (UV-VIS-NIR спектрофотометр). Для этого полученную дисперсию углеродных нанотрубок разбавляют глицерином. Для записи спектров оптического поглощения водных растворов используют кварцевые кюветы с длиной оптического пути 0.1 мм.The concentration of carbon nanotubes is controlled by recording optical absorption spectra on an MS 122 spectrophotometer designed for the ultraviolet, visible and near infrared spectral ranges from 190 to 1100 nm (UV-VIS-NIR spectrophotometer). For this, the resulting dispersion of carbon nanotubes is diluted with glycerol. To record the optical absorption spectra of aqueous solutions, quartz cuvettes with an optical path length of 0.1 mm are used.
Пример 1Example 1
В стеклянный стакан емкостью 100 мл помещают 0.5 г одностенных УНТ, характеризующихся внешним диаметром 1.6±0.5 нм и длиной 1-5 мкм, и добавляют 50 г этанола. Далее стакан помещают в жидкостную охлаждающую баню, под действием которой происходит охлаждение смеси до температуры не выше 0°С и вязкости этанола 103 сП и перемешивают со скоростью 1000-4000 об/мин в течение 20 минут. Не вынимая стакан из сосуда с охлаждающей баней, на смесь в течение 20 минут воздействуют ультразвуком с плотностью энергии воздействия 2 кВт⋅ч/л при постоянном перемешивании со скоростью 10 об/мин.0.5 g of single-walled CNTs with an external diameter of 1.6 ± 0.5 nm and a length of 1-5 μm are placed in a 100 ml glass beaker, and 50 g of ethanol are added. Next, the glass is placed in a liquid cooling bath, under the action of which the mixture is cooled to a temperature not higher than 0 ° C and an ethanol viscosity of 10 3 cP and stirred at a speed of 1000-4000 rpm for 20 minutes. Without removing the glass from the vessel with the cooling bath, the mixture is sonicated for 20 minutes with an impact energy density of 2 kWh / l with constant stirring at a speed of 10 rpm.
В результате получают однородную стекловидную массу черного цвета. Масса представляет собой дисперсию пучков и индивидуальных УНТ, которые совместно распределены в этаноле.The result is a homogeneous glassy mass of black. A mass is a dispersion of beams and individual CNTs that are jointly distributed in ethanol.
Для контроля концентрации УНТ полученную дисперсию в количестве 0.5 г разбавляют 4,5 г глицерина. Определено, что в данной дисперсии содержание компонентов следующее: УНТ - 1%, этанол - 99%.To control the concentration of CNTs, the resulting dispersion in an amount of 0.5 g is diluted with 4.5 g of glycerol. It was determined that in this dispersion the content of the components is as follows: CNT - 1%, ethanol - 99%.
Полученный модификатор не разрушается, сохраняя свою форму при хранении при комнатной температуре. При хранении модификатора в течение 6 мес его свойства не изменились.The resulting modifier is not destroyed, retaining its shape when stored at room temperature. When the modifier was stored for 6 months, its properties did not change.
Пример 2Example 2
В стеклянный стакан емкостью 100 мл помещают 0.5 г одностенных УНТ, характеризующихся внешним диаметром 1.6±0.5 нм и длиной 1-5 мкм, и добавляют 50 г нефраса. Далее стакан помещают в жидкостную охлаждающую баню, под действием которой происходит охлаждение смеси до температуры не выше 0°С и вязкости нефраса 104 сП и перемешивают со скоростью 1000-4000 об/мин в течение 20 минут. Не вынимая стакан из сосуда с охлаждающей баней, на смесь в течение 20 минут воздействуют ультразвуком с плотностью энергии воздействия 2.6 кВт⋅ч/л при постоянном перемешивании со скоростью 5 об/мин.0.5 g single-walled CNTs with an external diameter of 1.6 ± 0.5 nm and a length of 1-5 μm are placed in a 100 ml glass beaker and 50 g of nephras are added. Next, the glass is placed in a liquid cooling bath, under the action of which the mixture is cooled to a temperature not higher than 0 ° C and a nephras viscosity of 10 4 cP and stirred at a speed of 1000-4000 rpm for 20 minutes. Without removing the glass from the vessel with a cooling bath, the mixture is sonicated for 20 minutes with an impact energy density of 2.6 kWh / l with constant stirring at a speed of 5 rpm.
В результате получают однородную стекловидную массу черного цвета. Масса представляет собой дисперсию пучков и индивидуальных УНТ, которые совместно распределены в нефрасе.The result is a homogeneous glassy mass of black. A mass is a dispersion of beams and individual CNTs that are jointly distributed in nephras.
Для контроля концентрации УНТ полученную дисперсию в количестве 0.5 г разбавляют 4,5 г глицерина.To control the concentration of CNTs, the resulting dispersion in an amount of 0.5 g is diluted with 4.5 g of glycerol.
В данной дисперсии содержание компонентов следующее: УНТ - 1%, нефрас - 99%.In this dispersion, the content of the components is as follows: CNT - 1%, nefras - 99%.
Полученный модификатор долго не разрушается, сохраняя свою форму при хранении модификатора при комнатной температуре. В течение 6 мес хранения модификатора его свойства не изменились.The resulting modifier does not deteriorate for a long time, retaining its shape when the modifier is stored at room temperature. Within 6 months of storage of the modifier, its properties have not changed.
Пример 3Example 3
В стеклянный стакан емкостью 100 мл помещают 1 г одностенных и двустенных УНТ, характеризующихся внешним диаметром 2.1±0.5 нм и длиной 1-5 мкм, и добавляют 25 г этанола. Далее стакан со смесью помещают в жидкостную охлаждающую баню, под действием которой происходит охлаждение смеси до температуры не выше 0°С и вязкости этанола 103 сП. Не вынимая стакан из сосуда с охлаждающей баней, на смесь в течение 45 минут воздействуют ультразвуком с плотностью энергии 4.2 кВт⋅ч/л при постоянном перемешивании со скоростью 15 об/мин.In a glass glass with a capacity of 100 ml, 1 g of single-walled and double-walled CNTs with an external diameter of 2.1 ± 0.5 nm and a length of 1-5 μm are placed, and 25 g of ethanol are added. Next, the glass with the mixture is placed in a liquid cooling bath, under the action of which the mixture is cooled to a temperature of no higher than 0 ° C and an ethanol viscosity of 10 3 cP. Without removing the glass from the vessel with the cooling bath, the mixture is subjected to ultrasound for 45 minutes with an energy density of 4.2 kWh / l with constant stirring at a speed of 15 rpm.
В результате получают черную однородную стекловидную массу. При повышении температуры она не меняет своих свойств. Масса представляет собой дисперсию пучков и индивидуальных УНТ, которые совместно распределены в этаноле.The result is a black homogeneous glassy mass. With increasing temperature, it does not change its properties. A mass is a dispersion of beams and individual CNTs that are jointly distributed in ethanol.
Для контроля концентрации УНТ получившуюся дисперсию в количестве 0.5 г разбавляют 4,5 г. В данной дисперсии содержание компонентов следующее: УНТ - 4%, этанол - 96%.To control the concentration of CNTs, the resulting dispersion in an amount of 0.5 g is diluted with 4.5 g. In this dispersion, the content of the components is as follows: CNT - 4%, ethanol - 96%.
Полученный модификатор не разрушается, сохраняя свою форму при хранении его при комнатной температуре. При хранении модификатора в течение 6 мес его свойства не изменились.The resulting modifier is not destroyed, retaining its shape when stored at room temperature. When the modifier was stored for 6 months, its properties did not change.
Пример 4Example 4
В стеклянный стакан емкостью 100 мл помещают 4 г одностенных УНТ, характеризующихся внешним диаметром 1.6±0.5 нм и длиной 1-5 мкм, и добавляют 140 г хлороформа. Далее стакан со смесью помещают в жидкостную охлаждающую баню, под действием которой происходит охлаждение смеси до температуры не выше 0°С и вязкости хлороформа 102 сП. Не вынимая стакан из сосуда с охлаждающей баней, на смесь воздействуют ультразвуком с плотностью энергии воздействия 2.6 кВт⋅ч/л в течение 20 минут при постоянном помешивании со скоростью 20 об/мин.In a glass glass with a capacity of 100 ml, 4 g of single-walled CNTs with an external diameter of 1.6 ± 0.5 nm and a length of 1-5 μm are placed, and 140 g of chloroform are added. Next, the glass with the mixture is placed in a liquid cooling bath, under the action of which the mixture is cooled to a temperature not higher than 0 ° C and a viscosity of chloroform of 10 2 cP. Without removing the glass from the vessel with the cooling bath, the mixture is sonicated with an impact energy density of 2.6 kWh / l for 20 minutes with constant stirring at a speed of 20 rpm.
В результате получают черную однородную стекловидную массу. При повышении температуры она не меняет своих свойств. Масса представляет собой дисперсию пучков и индивидуальных УНТ, которые совместно распределены в хлороформе.The result is a black homogeneous glassy mass. With increasing temperature, it does not change its properties. A mass is a dispersion of beams and individual CNTs that are jointly distributed in chloroform.
Для контроля концентрации УНТ получившуюся дисперсию в количестве 0.5 г разбавляют 4,5 г глицеринат В данной дисперсии содержание компонентов следующее: УНТ - 2.8%, хлороформ - 97.2%.To control the concentration of CNTs, the resulting dispersion in an amount of 0.5 g is diluted with 4.5 g of glycerol. In this dispersion, the content of the components is as follows: CNT - 2.8%, chloroform - 97.2%.
Полученный модификатор не разрушается, сохраняя свою форму в условиях хранения при комнатной температуре. При хранении модификатора в течение 6 мес его свойства не изменились.The resulting modifier is not destroyed, retaining its shape under storage at room temperature. When the modifier was stored for 6 months, its properties did not change.
Пример 5Example 5
В стеклянный стакан емкостью 100 мл помещают 0,25 г одностенных УНТ, характеризующихся внешним диаметром 1.6±0.5 нм и длиной 1-5 мкм, и добавляют 25 г этиленгликоля. Далее стакан со смесью помещают в жидкостную охлаждающую баню, под действием которой происходит охлаждение смеси до температуры не выше 0°С и вязкости этиленгликоля 103 сП. Не вынимая стакан из сосуда с охлаждающей баней, на смесь воздействуют ультразвуком с плотностью энергии воздействия 2.6 кВт⋅ч/л в течение 20 минут при постоянном помешивании со скоростью 10 об/мин.0.25 g of single-walled CNTs with an external diameter of 1.6 ± 0.5 nm and a length of 1-5 μm are placed in a 100 ml glass beaker and 25 g of ethylene glycol are added. Next, the glass with the mixture is placed in a liquid cooling bath, under the action of which the mixture is cooled to a temperature of no higher than 0 ° C and an ethylene glycol viscosity of 10 3 cP. Without removing the glass from the vessel with the cooling bath, the mixture is sonicated with an impact energy density of 2.6 kWh / l for 20 minutes with constant stirring at a speed of 10 rpm.
В результате получают черную однородную стекловидную массу. При повышении температуры массы она не меняет своих свойств. Масса представляет собой дисперсию пучков и индивидуальных УНТ, которые совместно распределены в этиленгликоле.The result is a black homogeneous glassy mass. With increasing temperature of the mass, it does not change its properties. The mass is a dispersion of beams and individual CNTs that are jointly distributed in ethylene glycol.
Для контроля концентрации углеродных нанотрубок получившуюся дисперсию в количестве 0.5 г разбавляют 4,5 г глицерина. В данной дисперсии содержание компонентов следующее: УНТ - 1%, этиленгликоль - 99%.To control the concentration of carbon nanotubes, the resulting dispersion in the amount of 0.5 g is diluted with 4.5 g of glycerol. In this dispersion, the content of the components is as follows: CNT - 1%, ethylene glycol - 99%.
Полученный модификатор не разрушается, сохраняя свою форму в условиях хранения при комнатной температуре. При хранении модификатора в течение 6 мес его свойства не изменились.The resulting modifier is not destroyed, retaining its shape under storage at room temperature. When the modifier was stored for 6 months, its properties did not change.
Пример 6Example 6
В стеклянный стакан емкостью 100 мл помещают 0,25 г многостенных УНТ, характеризующихся внешним диаметром 1.6±0.5 нм и длиной 1-5 мкм, и добавляют 25 г этиленгликоля. Далее стакан со смесью помещают в жидкостную охлаждающую баню, под действием которой происходит охлаждение смеси до температуры не выше 0°С и вязкости этиленгликоля 103 сП. Не вынимая стакан из сосуда с охлаждающей баней, на смесь воздействуют ультразвуком с плотностью энергии воздействия 3,2 кВт⋅ч/л в течение 20 минут при постоянном помешивании со скоростью 5 об/мин.0.25 g of multi-walled CNTs with an external diameter of 1.6 ± 0.5 nm and a length of 1-5 μm are placed in a 100 ml glass beaker and 25 g of ethylene glycol are added. Next, the glass with the mixture is placed in a liquid cooling bath, under the action of which the mixture is cooled to a temperature of no higher than 0 ° C and an ethylene glycol viscosity of 10 3 cP. Without removing the glass from the vessel with a cooling bath, the mixture is sonicated with an impact energy density of 3.2 kWh / l for 20 minutes with constant stirring at a speed of 5 rpm.
В результате получают черную однородную стекловидную массу. При повышении температуры массы она не меняет своих свойств. Масса представляет собой дисперсию многостенных УНТ, которые распределены в этиленгликоле.The result is a black homogeneous glassy mass. With increasing temperature of the mass, it does not change its properties. The mass is a dispersion of multi-walled CNTs that are distributed in ethylene glycol.
Для контроля концентрации УНТ получившуюся дисперсию в количестве 0.5 г разбавляют 4,5 г глицерина. В данной дисперсии содержание компонентов следующее: МУНТ - 1%, этиленгликоль - 99%.To control the concentration of CNTs, the resulting dispersion in an amount of 0.5 g is diluted with 4.5 g of glycerol. In this dispersion, the content of the components is as follows: MWCNTs - 1%, ethylene glycol - 99%.
Полученный модификатор не разрушается, сохраняя свою форму в условиях хранения при комнатной температуре. При хранении модификатора в течение 6 мес его свойства не изменились.The resulting modifier is not destroyed, retaining its shape under storage at room temperature. When the modifier was stored for 6 months, its properties did not change.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016149664A RU2663243C2 (en) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Modifier for preparing nanostructured composite materials and method for producing modifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016149664A RU2663243C2 (en) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Modifier for preparing nanostructured composite materials and method for producing modifier |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016149664A RU2016149664A (en) | 2018-06-19 |
| RU2016149664A3 RU2016149664A3 (en) | 2018-06-19 |
| RU2663243C2 true RU2663243C2 (en) | 2018-08-03 |
Family
ID=62619377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016149664A RU2663243C2 (en) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Modifier for preparing nanostructured composite materials and method for producing modifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2663243C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2794089C1 (en) * | 2021-11-30 | 2023-04-11 | Общество с ограниченной ответственностью "БЮРО ДОРОЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ" | Carrier medium for carbon nanomaterials for modifying bituminous binders |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050156144A1 (en) * | 2002-10-23 | 2005-07-21 | Takanori Fukushima | Composition in gel form comprising carbon nanotube and ionic liquid and method for production thereof |
| US20100227409A1 (en) * | 2005-06-23 | 2010-09-09 | Kuan-Jiuh Lin | Method for fast dispersing carbon nanotube in aqueous solution |
| US20110220851A1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-09-15 | Japan Polypropylene Corporation | Dispersion of carbon nanotubes and nanoplatelets in polyolefins |
| EP2543632A1 (en) * | 2010-03-01 | 2013-01-09 | Zeon Corporation | Method for producing aligned carbon nanotube aggregate |
| RU2494961C2 (en) * | 2011-03-04 | 2013-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НаноТехЦентр" | Dispersion of carbon nanotubes |
-
2016
- 2016-12-16 RU RU2016149664A patent/RU2663243C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050156144A1 (en) * | 2002-10-23 | 2005-07-21 | Takanori Fukushima | Composition in gel form comprising carbon nanotube and ionic liquid and method for production thereof |
| US20100227409A1 (en) * | 2005-06-23 | 2010-09-09 | Kuan-Jiuh Lin | Method for fast dispersing carbon nanotube in aqueous solution |
| US20110220851A1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-09-15 | Japan Polypropylene Corporation | Dispersion of carbon nanotubes and nanoplatelets in polyolefins |
| EP2543632A1 (en) * | 2010-03-01 | 2013-01-09 | Zeon Corporation | Method for producing aligned carbon nanotube aggregate |
| RU2494961C2 (en) * | 2011-03-04 | 2013-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НаноТехЦентр" | Dispersion of carbon nanotubes |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| JENNY HILDING et al. Dispersion of Carbon Nanotubes in Liquids, J. Dispers. Sci. and Technol., 2003, v. 24, no. 1, p.p. 1-41. * |
| JENNY HILDING et al. Dispersion of Carbon Nanotubes in Liquids, J. Dispers. Sci. and Technol., 2003, v. 24, no. 1, p.p. 1-41. КАСАТКИН А.Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, М., Химия, 1973, с. 246. * |
| КАСАТКИН А.Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, М., Химия, 1973, с. 246. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2794089C1 (en) * | 2021-11-30 | 2023-04-11 | Общество с ограниченной ответственностью "БЮРО ДОРОЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ" | Carrier medium for carbon nanomaterials for modifying bituminous binders |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016149664A (en) | 2018-06-19 |
| RU2016149664A3 (en) | 2018-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Cellulose as an adhesion agent for the synthesis of lignin aerogel with strong mechanical performance, Sound-absorption and thermal Insulation | |
| Nystrom et al. | Nanocellulose fragmentation mechanisms and inversion of chirality from the single particle to the cholesteric phase | |
| Zhao et al. | Layered nanocomposites by shear-flow-induced alignment of nanosheets | |
| Rauner et al. | Enzymatic mineralization generates ultrastiff and tough hydrogels with tunable mechanics | |
| Parton et al. | Chiral self-assembly of cellulose nanocrystals is driven by crystallite bundles | |
| Paineau et al. | A liquid-crystalline hexagonal columnar phase in highly-dilute suspensions of imogolite nanotubes | |
| Han et al. | Extremely efficient liquid exfoliation and dispersion of layered materials by unusual acoustic cavitation | |
| Kalman et al. | Microstructure of shear-thickening concentrated suspensions determined by flow-USANS | |
| JP6231032B2 (en) | Method for producing cellulose porous particles and cellulose porous particles | |
| Okazaki et al. | Chiral colloids: Homogeneous suspension of individualized SiO2 helical and twisted nanoribbons | |
| Gupta et al. | Ice-templated porous nanocellulose-based materials: Current progress and opportunities for materials engineering | |
| Hegde et al. | Strong graphene oxide nanocomposites from aqueous hybrid liquid crystals | |
| Suzuki et al. | Preparation of cellulose particles using an ionic liquid | |
| Zhang et al. | Interfacial jamming reinforced Pickering emulgel for arbitrary architected nanocomposite with connected nanomaterial matrix | |
| Zhang et al. | Effect of cetyltrimethylammonium bromide addition on the emulsions stabilized by montmorillonite | |
| Castro et al. | Tailored degree of functionalization and length preservation of multiwalled carbon nanotubes by an optimized acid treatment process | |
| Napso et al. | Cellulose gel dispersion: From pure hydrogel suspensions to encapsulated oil-in-water emulsions | |
| Kimura et al. | Clay–alcohol–water dispersions: anomalous viscosity changes due to network formation of clay nanosheets induced by alcohol clustering | |
| Angelov et al. | EPR and rheological study of hybrid interfaces in gold–clay–epoxy nanocomposites | |
| Moud et al. | Flow and assembly of cellulose nanocrystals (CNC): A bottom-up perspective-A review | |
| RU2663243C2 (en) | Modifier for preparing nanostructured composite materials and method for producing modifier | |
| Zhu et al. | Easy way to prepare dispersible CNC dry powder by precipitation and conventional evaporation | |
| JP2010086859A (en) | Method for forming catalyst layer for fuel cell using catalyst ink | |
| Zhou et al. | Preparation of cellulose–graphene oxide aerogels with N‐methyl morpholine‐N‐oxide as a solvent | |
| JP2013091589A (en) | Porous secondary aggregated silica sol, and method for producing the same |