碳納米管填料的靜電自組裝制備及在導(dǎo)電涂料中

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1、碳納米管填料的靜電自組裝制備及在導(dǎo)電涂料中應(yīng)用中國(guó)科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司中科時(shí)代納米事業(yè)部摘要采用砂磨設(shè)備取代超聲設(shè)備、陽(yáng)/非離子表面活性劑復(fù)配分散碳納米管，表面正電性的CNTs與表面負(fù)電性的云母或鈦白復(fù)合，通過(guò)靜電吸附作用自組裝形成均勻穩(wěn)定的復(fù)合物，制備出碳納米管填料。探討了碳納米管填料在環(huán)氧涂料中的導(dǎo)電特性，對(duì)比了不同導(dǎo)電功能體涂料的防腐性能。提出碳納米管導(dǎo)電填料在重防腐輕裝飾的行業(yè)，如石油化工、煤炭工業(yè)，有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞碳納米管分散導(dǎo)電填料靜電自組裝導(dǎo)電涂料導(dǎo)靜電涂料CarbonNanotubesConductiveFillerPreparaedbyE

2、lectrostaticSelf-assemblyandApplicatedinConductiveCoatingChengduOrganicChemicalCo.,Ltd.,ChineseAcademyofSciences,TimesnanoDivisionAbstractAnovelcarbonnanotubes(CNTs)conductivefillerwaspreparaedbyelectrostaticself-assemblybetweenCNTsandmica(ortitanium).CNTswasdispersedbycationic/non-ionic

3、surfactantwithsandingequipmentinsteadofultrasoundequipment.ElectricalpropertiesoftheCNTsconductivefillerinepoxycoatingwarediscussedandcorrosionresistancecapabilitiesofdifferentconductivefillerswarecompared.CNTsconductivefillerhadbroadapplicationprospectsinpetrochemicalindustryandcoalindu

4、stry.KeyWordcarbonnanotubesaqueousdispersionconductivefillerconductivecoatingstatic-conductivecoating0、、、引言、引言碳納米管自1991年被發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在，經(jīng)歷了20年的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)調(diào)控、生長(zhǎng)機(jī)制及相關(guān)性能研究方面、在工業(yè)規(guī)模制備方面，取得了重要進(jìn)展。但是，碳納米管的發(fā)展也面臨突破實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)難關(guān)，包括怎樣均勻、穩(wěn)定和高效地分散碳納米管、分散狀態(tài)的碳納米管結(jié)構(gòu)怎樣最優(yōu)地實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電、導(dǎo)熱和增強(qiáng)等功能。制備碳納米管填料是解決碳納米管分散難題、實(shí)現(xiàn)碳納米管在涂料、橡膠、塑料和粘接

5、劑等領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用的重要途徑。靜電自組裝是在沒(méi)有外力作用下，通過(guò)非化學(xué)鍵的靜電作用力，使基本結(jié)構(gòu)單元（納米、微米或更大尺度物質(zhì)）自發(fā)形成有序結(jié)構(gòu)的一種技術(shù)。靜電自組裝制備復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)之一是制備介質(zhì)是水，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，優(yōu)勢(shì)之二是均勻穩(wěn)定。[1]杜冰通過(guò)十二烷基苯磺酸鈉超聲分散在碳納米管表面引入陰離子，靜電[2]吸附吡咯單體，化學(xué)原位聚合制備碳納米管/聚吡咯復(fù)合材料。。。李曉波。、馬如[3]飛采用化學(xué)氧化法和超聲分散制備了表面帶負(fù)電荷的碳納米管懸浮液，通過(guò)靜電作用力與帶正電荷的殼聚糖自組裝，制備出碳納米管/殼聚糖復(fù)合材料。[4]彭政采用陽(yáng)離子表面活性劑超聲分散在碳納米管表面引入

6、正電荷，再與帶負(fù)電荷的乳狀天然橡膠靜電吸附自組裝，制備碳納米管/天然橡膠復(fù)合材料。Yong[5]Liu等通過(guò)靜電自組裝制備了Fe3O4/碳納米管復(fù)合物。靜電自組裝的制備方法實(shí)現(xiàn)了碳納米管在復(fù)合材料中均勻穩(wěn)定地分散。為了提高碳納米管在涂料中的分散性能，設(shè)計(jì)利用靜電自組裝的方法制備碳納米管填料。超聲波分散將帶來(lái)設(shè)備投資大和維護(hù)費(fèi)用高、生產(chǎn)能耗高噪音大和效率低等一系列問(wèn)題。我們選擇經(jīng)濟(jì)高效的砂磨設(shè)備取代超聲波設(shè)備分散碳納米管，利于工業(yè)規(guī)模應(yīng)用。我們還采用非離子表面活性劑與陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配分散碳納米管，以調(diào)控碳納米管表面的正電性，與表面帶負(fù)電性的云母、鈦白等靜電復(fù)合，自組裝

7、制備碳納米管填料，并研究碳納米管填料在環(huán)氧導(dǎo)電涂料中的應(yīng)用。1、、、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)過(guò)程1.1實(shí)驗(yàn)原料碳納米管(CNTs)：外徑大于50nm，工業(yè)級(jí)，中國(guó)科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司生產(chǎn)；非離子表面活性劑烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10），試劑級(jí)；陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（CTAB），廈門(mén)英諾威化工有限公司生產(chǎn)；云母（Mica），2500目，四川鑫炬礦業(yè)資源開(kāi)發(fā)股份有限公司生產(chǎn)；鈦白粉（TiO2），R-902+，美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)；環(huán)氧樹(shù)脂E44、E20，無(wú)錫藍(lán)星化工有限公司生產(chǎn)；固化劑JA-I22，，，四川蒲江精細(xì)化工有限公司生產(chǎn)，。