[发明专利]一种易分散碳纳米管母粒及其制备方法和应用

说明书

本发明属于碳纳米管领域，涉及一种易分散碳纳米管母粒及其制备方法和应用。母粒具体包括白油、乳化剂、抗氧剂、碳纳米管和粉末化聚烯烃。工艺为：将白油、乳化剂、去离子水剪切乳化，制得白油乳液；随后加入碳纳米管，经浸润、剪切分散得碳纳米管润湿分散物；接着加入粉末化聚烯烃后混匀，经浓缩烘干、螺杆熔融挤出造粒，制得碳纳米管母粒。本发明以白油乳液作为浸润载体，在乳化剂的辅助作用下，通过高速剪切将碳纳米管均匀分散在白油乳胶束中，胶束粒子在亲水‑疏水力作用下达到稳定，避免分散后的碳纳米管重新团聚。分散充分的碳纳米得到聚烯烃为载体的易分散碳纳米管母粒。采用该母粒用作导电母粒使用，具有添加量低、易分散、无扬尘等优点。

技术领域

本发明属于碳纳米管领域，更具体地，涉及一种易分散碳纳米管母粒及其制备方法和应用。

背景技术

聚烯烃已经成为当今世界上最大份额的合成材料，聚烯烃树脂性能优异，价格低廉，广泛应用于国民经济各个领域。聚烯烃具有优良的绝缘性能，如聚乙烯、聚丙烯体积电阻率一般在10^^17-19Ω.cm，但其绝缘性在很多场合会遇到麻烦，甚至造成很大损失，如制备聚烯烃薄膜时，易发生点击现象。聚烯烃塑料制品易吸尘，降低使用价值、静电火花还会引起火灾、爆炸等重大事故。如何消除和减少聚烯烃制品的静电危害已成为当前高分子材料领域急需解决的重要技术课题。

碳纳米管导具备导电性能高、添加量少、制品机械性能好等特点，是永久抗静电功能材料的优良填料，可广泛应用于聚烯烃类抗静电膜材、防静电爆炸结构件及精密电子元件包装等领域。然而碳纳米管存在难分散、难加工、易团聚等问题，直接应用于橡塑加工体系，非常困难。此外碳纳米管粉体质轻易漂浮，在实际加工过程中产生大量扬尘，对生产操作者健康危害极大。

CN 107880369 A公开了一种基于碳纳米管及石墨烯复配体系的聚烯烃导电母粒及其制备方法，将碳纳米管和石墨烯分散于易挥发性惰性溶剂中，随后经超声制备得到分散液，再与原料、相容剂混合，通过双螺杆挤出制备得到碳纳米管母粒。有机溶剂中分散碳纳米管浓度较低，难以获得高浓度碳纳米管分散液，同时大量使用的挥发性溶剂，不仅不利于环保，也将对规模化生产带来巨大安全隐患。

CN 104844820 A提出采用酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酰胺或季戊四醇硬脂酸脂等蜡类作为多壁碳纳米管载体，制备8％碳纳米管含量的母粒并加入到聚烯烃改性塑料中改性得到永久抗静电材料。该法所制备的母粒引入蜡类润滑剂，高达4％，而对于聚烯烃类来说，供应商推荐添加量为0.1～2％，否则大量蜡或引起严重析出。

CN 102443213 A公开了一种取向碳纳米管/聚烯烃复合材料及其制备方法，提出一种取向碳纳米管/聚烯烃复合材料及其制备方法，本发明提供制备方法工艺简单，能够实现碳纳米管在聚烯烃中的均匀分散并取向排列，得到的复合材料具有良好的力学性能和加工性能。然而其配方中引入自由基引发剂，加工配方复杂，破坏聚烯烃的力学性能，且所得复合材料内碳纳米管含量浓度低、不足10％。

传统碳纳米管/聚烯烃母粒制备方法存在碳纳米管难分散、使用有毒害溶剂、析出润滑剂、加工条件苛刻及母粒碳纳米管含量较低等缺陷。

发明内容

针对传统碳纳米管/聚烯烃母粒制备方法存在碳纳米管难分散、使用有毒害溶剂、析出润滑剂、加工条件苛刻及母粒碳纳米管含量较低等缺陷，本发明专利提出一种易分散碳纳米管/聚烯烃母粒及其制备方法。该碳纳米管/聚烯烃母粒由白油、乳化剂、抗氧剂、去离子水、碳纳米管和粉末化聚烯烃组成，经高速乳化、剪切分散、浓缩烘干和熔融造粒所得。

本发明采取的技术方案是：

所述制备方法得到的碳纳米管/聚烯烃母粒由以下重量份的原料组成：

所述制备碳纳米管/聚烯烃母粒方法包括以下四个步骤：

S1、白油乳液的制备；

S2、碳纳米管润湿分散；