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如何實(shí)現(xiàn)碳納米管的分散及所采用的設(shè)備,？

IKN 2019-02-26 | 閱讀：1779

如何實(shí)現(xiàn)碳納米管的分散及所采用的設(shè)備？

均勻分散碳納米管要滿足的必要條件主要有打散碳納米管團(tuán)聚體,、簡斷長碳納米管,、保持碳納米的分散狀態(tài),。具體分散方法有物理方法及化學(xué)方法兩大類,，物理分散方法主要有碾磨分散、球磨、超聲波等,；化學(xué)分散法主要有添加表面活性劑,、強(qiáng)酸強(qiáng)堿洗滌等；另外還可采用原位合成法制備碳納米管復(fù)合材料,。

碳納米管,，它是一種管狀的碳分子，管上每個碳原子采取sp2雜化,，相互之間以碳-碳σ鍵結(jié)合起來,，形成由六邊形組成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)作為碳納米管的骨架。每個碳原子上未參與雜化的一對p電子相互之間形成跨越整個碳納米管的共軛π電子云,。按照管子的層數(shù)不同,，分為單壁碳納米管和多壁碳納米管。管子的半徑方向非常細(xì),，只有納米尺度,，幾萬根碳納米管并起來也只有一根頭發(fā)絲寬，碳納米管的名稱也因此而來,。而在軸向則可長達(dá)數(shù)十到數(shù)百微米,。

碳納米管溶液分散的難點(diǎn)是:碳納米管除具有一般納米粒子的尺寸效應(yīng)外，還具有力學(xué)強(qiáng)度大,、柔韌性好,、電導(dǎo)率高等獨(dú)特的性質(zhì)，成為聚合物復(fù)合材料理想的增強(qiáng)體,，在化工,、機(jī)械、電子,、航空,、航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。但由于碳納米管易聚集成束或纏繞,，而且與其他納米粒子相比,，其表面是相對“惰性”的，在常見的有機(jī)溶劑或聚合物材料中的分散度低,，這極大地制約了其廣泛應(yīng)用,。因此，對碳納米管的表面進(jìn)行改性已成為聚合物 /碳納米管復(fù)合材料的研究熱點(diǎn)之一,。目前,，國內(nèi)外對碳納米管表面改性的研究主要是在其表面引入共價鍵和非共價鍵基團(tuán)，例如采用表面化學(xué)反應(yīng)改性,、表面活性劑改性等,，或采用聚合物分子對碳納米管進(jìn)行包覆改性等方法.近年來。還提出了紫外線照射、等離子射線改性等處理方法,。表面改性的碳納米管用于聚合物復(fù)合材料可以顯著改善材料的力學(xué)性能,、電性能和熱性能等。

碳納米管分散技術(shù)三要素：分散介質(zhì),、分散劑和分散設(shè)備

分散介質(zhì)

1,、根據(jù)粘度不同，分散介質(zhì)分為高粘度,、中粘度和低粘度三種,。在低粘度介質(zhì)中，如水合有機(jī)溶劑,，碳納米管易于分散,。中粘度介質(zhì)如液態(tài)環(huán)氧樹脂、液態(tài)硅橡膠等,，高粘度介質(zhì)如溶態(tài)的塑料,。

2、此處介紹的碳納米管分散技術(shù),，針對中,、低粘度分散介質(zhì)。

分散劑

1,、分散劑的選擇,，與分散介質(zhì)結(jié)構(gòu)、極性,、溶度參數(shù)等密切相關(guān),。

2、分散劑的用量,，與碳納米管比表面積和共價鍵修飾的功能基團(tuán)有關(guān),。

3、水性介質(zhì)中,，推薦使用TNWDIS,。強(qiáng)極性有機(jī)溶劑中，如醇,、DMF,、NMP，推薦使用TNADIS,中等極性有機(jī)溶劑如脂類,、液態(tài)環(huán)氧樹脂,、液態(tài)硅橡膠，推薦使用TNEDIS,。

分散設(shè)備

一般采用IKN研磨分散機(jī),，上海IKN（依肯）機(jī)械設(shè)備有限公司專門應(yīng)對碳納米管漿料開發(fā)的高剪切CMD2000系列研磨分散機(jī)適合大規(guī)模地分散碳納米管,、中粘度介質(zhì)分散碳納米管。碳納米管漿料工作原理：是由電動機(jī)通過皮帶傳動帶動轉(zhuǎn)齒（或稱為轉(zhuǎn)子）與相配的定齒（或稱為定子）作相對的高速旋轉(zhuǎn),，被加工物料通過本身的重量或外部壓力（可由泵產(chǎn)生）加壓產(chǎn)生向下的螺旋沖擊力，透過膠體磨定,、轉(zhuǎn)齒之間的間隙（間隙可調(diào)）時受到強(qiáng)大的剪切力,、摩擦力、高頻振動等物理作用,，使物料被有效地乳化,、分散和粉碎，達(dá)到物料超細(xì)粉碎及乳化的效果,。

研磨分散機(jī)的細(xì)化作用一般來說要弱于均質(zhì)機(jī),，但它對物料的適應(yīng)能力較強(qiáng)（如高粘度、大顆粒）,，所以在很多場合下,，它用于均質(zhì)機(jī)的前道或者用于高粘度的場合。在固態(tài)物質(zhì)較多時也常常使用膠體磨進(jìn)行細(xì)化,。

研磨式分散機(jī)是由錐體磨,分散機(jī)組合而成的高科技產(chǎn)品,。

第1級由具有精細(xì)度遞升的三級鋸齒突起和凹槽。定子可以無限制的被調(diào)整到所需要的與轉(zhuǎn)子之間的距離,。在增強(qiáng)的流體湍流下,，凹槽在每級都可以改變方向。

第二級由轉(zhuǎn)定子組成,。分散頭的設(shè)計也很好地滿足不同粘度的物質(zhì)以及顆粒粒徑的需要,。在線式的定子和轉(zhuǎn)子（乳化頭）和批次式機(jī)器的工作頭設(shè)計的不同主要是因?yàn)?在對輸送性的要求方面，特別要引起注意的是：在粗精度,、中等精度,、細(xì)精度和其他一些工作頭類型之間的區(qū)別不光是指定轉(zhuǎn)子齒的排列，還有一個很重要的區(qū)別是不同工作頭的幾何學(xué)特征不一樣,。狹槽數(shù),、狹槽寬度以及其他幾何學(xué)特征都能改變定子和轉(zhuǎn)子工作頭的不同功能。根據(jù)以往的慣例,，依據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)指定工作頭來滿足一個具體的應(yīng)用,。在大多數(shù)情況下，機(jī)器的構(gòu)造是和具體應(yīng)用相匹配的,，因而它對制造出zui終產(chǎn)品是很重要,。當(dāng)不確定一種工作頭的構(gòu)造是否滿足預(yù)期的應(yīng)用。

上海依肯機(jī)械設(shè)備有限公司是一家中德合作經(jīng)營企業(yè),，依肯通過引進(jìn)德國IKN技術(shù)和科學(xué)管理模式,，形成了完整的研發(fā),、制造及營銷體系。她保持與全球的混合乳化技術(shù)同步,，同時擁有一流的技術(shù)研究人才和生產(chǎn)能力,，為中國及全球提供多元化的產(chǎn)品及技術(shù)服務(wù)。