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一種炭黑納米材料的制備方法與流程

文檔序號(hào):12404328閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種炭黑納米材料的制備方法,其特征在于,是將有機(jī)硅溶液加入到碳納米管或改性石墨烯納米材料中,得到有機(jī)硅水解溶液,然后將其加入到炭黑或改性炭黑材料中,使納米材料碳納米管或石墨烯鑲嵌在炭黑表面或枝鏈中,制得改性炭黑納米材料,具體包括以下步驟:

(1.1)有機(jī)硅化合物和水、醇混合攪拌得到有機(jī)硅溶液,有機(jī)硅化合物在有機(jī)硅溶液中的重量比為1-20%,然后加入酸性催化劑,并將pH值調(diào)至3.5-5.5,得到有機(jī)硅水解溶液;

(1.2)將碳納米管或改性石墨烯納米材料加入到有機(jī)硅水解溶液中,納米材料占有機(jī)硅溶液中的重量比為1-10%,有機(jī)硅水解溶液經(jīng)高壓、剪切乳化后與炭黑或改性炭黑充分混合反應(yīng),使納米級(jí)碳納米管或改性石墨烯鑲嵌在炭黑表面或者枝鏈中,碳納米管或改性石墨烯占炭黑質(zhì)量的1-10%,干燥后得到改性炭黑納米材料;

其中,有機(jī)硅化合物選自氯代三甲基硅烷、四烷基硅烷、酰氧基有機(jī)硅烷、四烴基硅烷、雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巰丙基三甲氧基或三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一種。

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,步驟(1.1)中的酸性催化劑為冰醋酸或丙酸。

3.如權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,步驟(1.2)的反應(yīng)溫度為150-900℃。

4.如權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,納米材料石墨烯的改性方法包括以下步驟:

(4.1)石墨烯制備,將石墨烯粉末進(jìn)行表面熱處理,然后加入到有機(jī)溶劑中進(jìn)行超聲分散,得到石墨烯懸浮液,離心、蒸發(fā)去除溶劑,洗滌、過(guò)濾及干燥得到黑色的片狀結(jié)構(gòu)石墨烯粉體;

(4.2)石墨烯改性,將石墨烯粉體和乳化的改性劑混配均勻,在120℃的溫度下保持30-60min,得到有機(jī)改性石墨烯。

5.如權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征在于,表面熱處理的條件為1000℃下灼燒1h;超聲分散的時(shí)間為120min,超聲分散的功率為240W。

6.如權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征在于,有機(jī)溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N-N二甲基甲酰胺、丙酮、四氫呋喃、乙醇,苯乙烯、甲磺酸、異丙醇,甲醇、二氯甲烷、二甲基亞砜的一種。

7.如權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征在于,所述的改性劑選自自甲苯2,4-二異氰酸酯、雙十二烷基二甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基氨基丙酸鈉、聚丙烯酰胺、甘膽酸鈉、氨基硼酸酯,脂肪醇醚硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨或聚乙二醇對(duì)異辛基苯基醚中一種。

8.如權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,改性炭黑的制備方法為:將粉末狀炭黑與改性材料在混合機(jī)中進(jìn)行攪拌混合,混合機(jī)的加熱系統(tǒng)使炭黑與改性材料在80-200℃之間產(chǎn)生反應(yīng),干法制得改性炭黑材料;或者將粉末狀炭黑加入到改性材料的溶液中,粉狀炭黑與改性材料的溶液在混合機(jī)中進(jìn)行混合,直接濕法制得改性炭黑材料;

其中,所述改性材料為甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑、四甲基二硫代秋蘭姆、二烯丙基二硫代磷酸ATPA、烯烴基多硫化物、氨基硼酸酯、硅硼偶聯(lián)劑或雙氧水中的一種。

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