[发明专利]一种碳纳米管和炭黑超强复合填料的原位制备方法

说明书

本发明属于复合填料制备的技术领域，具体涉及碳纳米管和炭黑超强复合填料的原位制备方法，将定量的碳纳米管预先掺混入制备炭黑的液态原料后再经高温原位制备的碳纳米管和炭黑超强复合填料。将碳纳米管预先添加到制备炭黑的液态原料中，原位合成碳纳米管和炭黑的超强复合填料，制备出以预混入的碳纳米管为主线，以生成出的炭黑粒子为串珠形式的完美的类葡萄串结构。该原位形成的超强复合填料，可以自由控制碳纳米管与炭黑的组成比例，起到很好的导电和补强效果，完全可以替代进口的超导炭黑。本发明工艺简单稳定，便于操作，无须改动现有的炭黑生产装置及设备。

技术领域

本发明属于复合填料制备的技术领域，具体涉及碳纳米管和炭黑超强复合填料的原位制备方法，将定量的碳纳米管预先掺混入制备炭黑的液态原料后再经高温原位制备的碳纳米管和炭黑超强复合填料。

背景技术

碳纳米管作为一维纳米材料，具有优异的物理机械性能，其主要是有呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。它具有非常大的长径比，直径通常在1-100nm之间，长度在数微米到数百微米。正是由于其大的长径比，碳纳米管在力学、电学、导电导热性能方面都表现非常优异。由于其具有优异的性能，碳纳米管在催化剂载体，橡胶塑料复合材料，电化学材料，光电传感等诸多领域都具有广阔的，潜在的应用前景。

碳纳米管与炭黑进行复配后能够微观下形成类似葡萄串状的导电结构，点和线的有机组合形成三维的导电网络，极大提高导电能力，补强效果也有很大提升。随着技术的发展和成本的降低，其碳纳米管与炭黑的复配填料将在塑料和橡胶制品中得到更加广泛地应用。

专利CN201410693341.1公开了一种多元结构复合导电填料。其发明对质轻的无机粉体(空心玻璃微珠、云母、碳纤维、片状石墨等)表面镀覆一层吸波的磁性材料(如Ni、Fe、Co、Ni-P、Co-P、Ni-Co-P、Co-W-P、钡铁氧体、四氧化三铁、羰基铁等)，再镀覆一层导电材料(如银、镍、铜等金属或掺杂氧化锡、掺杂氧化铟、掺杂氧化锌、二氧化钛等无机氧化物)，制得新型多元结构复合导电填料-无机粉体内核/磁性材料镀层/导电材料镀层。该类复合导电填料可利用吸波材料对电磁波的吸收性能和导电材料对电磁波的反射性能进一步提高其电磁屏蔽性能，其具有质量轻、成本低、屏蔽频带宽、屏蔽性能好等优点，在电磁屏蔽复合材料领域有很大的应用价值。但其操作复杂，工艺繁琐不易控制，不利于直接推广放大产业化。

专利CN201610469431.1，公开了一种硫基副产炭黑复合导电填料的制备方法，属于导电填料制备技术领域。该发明在碱性条件下，利用微波辐照，使桃树胶初步水解制得桃树胶浆料备用，再利用酸性的沼气池上清液处理石化副产炭黑，溶解其中的灰分，使炭黑得到纯化，与备用桃树胶浆料混合，加入酵母发酵，使混合物具有多孔结构，再通过螺杆挤压提高填料的均匀性，添加升华硫复合，经煅烧使桃树胶胶黏剂碳化，剩下碳作为骨架，固定填料中硫和炭黑制得复合导电填料。其制备工艺步骤依旧繁琐，且对设备的要求高，成本较高。

专利CN201610898391.2公开了一种基于石墨烯-炭黑复合填料的水性环保导电碳浆制备方法，其特征在于其质量百分比组成为：粘结剂：5-20%，混合溶剂：65-85%，石墨烯：0.1-5%，炭黑：1-15%，分散剂：0.05-1%，消泡剂：0.1-1%，交联剂：0.1-1%，增稠剂：0.1-1%。该发明依旧需要炭黑制品后期与石墨烯、分散剂等进行外力复合才能到达相应要求。

尽管导电填料的制备工艺和方式有所进步，但依然存在无法原位制备、炭黑需要后期与其他导电剂复配、制备步骤复杂繁琐、工艺控制困难、不易规模化放大等问题，因此，急需一种关于碳纳米管和炭黑超强复合填料的原位制备方法。

发明内容