一种增强机械性能的纳米碳管增强母粒的制作方法

本发明涉及纳米碳管增强母粒，具体为一种增强机械性能的纳米碳管增强母粒。

背景技术：

1、目前，纳米碳管增强母粒在我国塑料行业总体发展水平较低，行业内企业的生产规模普遍偏小，产品的市场状况也呈现出初级产品多，中级产品质量不稳定，高级产品缺乏的特点，远不能满足我国高端塑料产品的发展需要；因此，纳米碳管增强母粒作为改性塑料中的重要组成部分，具有阻燃、抗冲、高韧性、易加工性、电子功能等特点，随着近年来产品微型化的趋势，微系统技术的迅速发展为改性电子塑料(聚合物纳米复合材料)开辟了新的应用领域；特别是以电子级高导电率纳米碳管(cnts)为增强体的聚合物基复合材料是制备微尺度器件的理想材料，已被国家列为新材料领域重点发展的科技领域之一；但现有的纳米碳管增强母粒，却有着一些不足之处，就比如：

2、公开(公告)号：cn113861689a的一种psu碳纳米管导电母粒，该母粒使用的活性碳纳米管填充物用量可降低5倍以上，因此可以使psu本身固有的特性几乎不受到影响，而且对复合材料的力学性能和加工性能影响较低，同时还保证了抗静电性能的持久性。因此，本发明提供的psu导电母粒可以扩大psu抗静电制品的使用范围，提高制品的使用寿命，但由于该母粒在制造的过程中需要用到多种溶剂，可能会导致纳米碳管在超声波设备中吸收溶剂时，无法将无定形碳或杂质排出脱落，从而导致纳米碳管强度下降的情况。

3、所以我们提出了一种增强机械性能的纳米碳管增强母粒，以便于解决上述中提出的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种增强机械性能的纳米碳管增强母粒，以解决上述背景技术提出的目前市场上由于该母粒在制造的过程中需要用到多种溶剂，可能会导致纳米碳管在超声波设备中吸收溶剂时，无法将无定形碳或杂质排出脱落，从而导致纳米碳管强度下降的情况问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种增强机械性能的纳米碳管增强母粒，增强机械性能的纳米碳管增强母粒的组合成分包括热塑性聚合物70wt.％-85wt.％、纳米碳管5wt.％-10wt.％，且通过对纳米碳管增强母粒导电性能及机械性能的调控；使其达到纳米碳管含量：>5wt.％，体积电阻率：<106ω.cm，表面电阻率：<106ω/sq。

3、纳米碳管能够提高电子塑料基材的导电、导热性能，且添加量少；在制品过程中不像碳黑容易脱落，比如集成电路托盘电子塑料材料需具有优异的机械性能，良好的静电消散能力，耐热性高，尺寸稳定，翘曲小等特性，纳米碳管复合电子塑料材料就非常适合，且由于在纳米碳管的熔炼过程前便将杂质排出，所以在熔炼的过程中杂质会变得非常少，从而增加了熔炼的精度。

4、作为本发明新型的优选技术方案，通过增加增强母粒中纳米碳管的含量，可以得到导电性能和机械性能差异化的纳米碳管增强母粒；根据实际应用需求，调控得到导电率高的增强母粒，特别是材料经再生和回收用时，导电性能保持不变。

5、采用上述技术方案能够使材料在进行回收利用时，可以更加的方便，增加了该设备的可回收性能。

6、作为本发明新型的优选技术方案，通过调节热塑聚合物的含量，可以得到机械性能好的纳米碳管增强母粒，特别对材料的力学性能保持率高，如韧性和抗冲，制品表面耐磨、耐刮擦，表面光洁度好。

7、采用上述技术方案能够使该材料在切割后，表面变得更加光滑和耐磨，增加了该材料的韧性和耐磨性。

8、作为本发明新型的优选技术方案，当在对增强母粒进行配比时，可增加加工助剂或甲基丙烯酸甲酯聚合物。

9、采用上述技术方案能够使纳米碳管在进行熔炼时，强度变高且可以增加该草料的抗氧化性。

10、作为本发明新型的优选技术方案，热塑性聚合物的密度为0.94-0.97g/cm，且热塑性聚合物的击穿电压＞26kv/mm。

11、采用上述技术方案能够使使用者根据绝缘性能来判断改材料运用场景，从而增加了该设备的防护性。

12、作为本发明新型的优选技术方案，纳米碳管的熔点为600-800摄氏度，且热塑性聚合物的熔点为225-235摄氏度。

13、采用上述技术方案能够使纳米碳管和热塑性聚合物在进行精炼时，可通过调配温度来进行更好的熔炼。

14、作为本发明新型的优选技术方案，加工助剂，包括抗氧剂和分散溶剂，其中分散溶剂只能在纳米碳管进行精炼时进行使用。

15、采用上述技术方案能够使纳米碳管在进行熔炼时，可通过添加分散溶剂将纳米碳管的强度增加。

16、作为本发明新型的优选技术方案，在纳米碳管精炼之前，需通过超声波设备将纳米碳管内部的杂质震动至脱落，随后方可进行精炼工作。

17、采用上述技术方案能够超声波设备提前将纳米碳管内部的无定形碳或其他杂质脱落至纳米碳管表面，从而更好的进行脱离杂质的工作。

18、所述增强机械性能的纳米碳管增强母粒的制备方法如下：

19、提纯阶段：

20、将纳米碳管放置在容器中，再将溶液倒入容器中，随后先通过超声波将纳米碳管壁上的无定型碳、碳纳米颗粒等杂质脱落下来，同时碳纳米管会由于重力原因进行沉淀，而密度较小的无定形碳、碳纳米颗粒等杂质由于密度较小，会浮现出溶液顶部的内部，从而脱离纳米碳管的表面；

21、在纳米碳管经过超声波设备进行脱落工作时，可通过在容器内添加脱落助剂，从而使无定形碳等颗粒杂质在脱落时更加的快速，从而使纳米碳管表面的杂质变得更少。

22、通过超声波进行震荡或启动加压设备等其他装置，使溶液通过微孔过滤器，将密度较小的无定形碳等杂质随着溶液一起流出，从而使容器中只存在纳米碳管一种物质；

23、混炼阶段：

24、将已经提纯后的纳米碳管放置在另一个容器中进行熔炼，而在熔炼纳米碳管时，温度需要达到600-1000摄氏度，使纳米碳管在高温下的熔炼下裂解为碳原子，随后再进行组合成纳米碳管；

25、在纳米碳管进行熔炼时，在容器里加入抗氧剂和分散溶剂等加工助剂，使得纳米碳管在重新组合时强度更高，且具有更强的抗氧化性能，随后将纳米碳管冷却至500摄氏度左右。

26、随后将已经熔炼后的纳米碳管倒入装有热塑性聚合物的容器，随后将该容器再次加热至225-235摄氏度，使分散的纳米碳管与热塑性聚合物进行混炼搅拌，搅拌转速为1300-1450r/min，并使纳米碳管在于热塑性聚合物进行混炼使形成新的纳米碳管；

27、在混炼搅拌一段时间后，可在容器内添加甲基丙烯酸甲酯聚合物助剂或其他材料助剂进行搅拌，从而增加纳米碳管在成型时的强度和硬度。

28、冷却阶段：

29、将已经与热塑性聚合物混合完成的纳米碳管放置进行冷却箱中，而冷却箱需要保持-10摄氏度，使纳米碳管在与热塑性聚合物混炼后可以快速的进行冷却；

30、当纳米碳管在与热塑性聚合物进行冷却时，可使用超声波设备对容器内部进行震荡，使纳米碳管在与热塑性聚合物混合时更加均匀，并且起到了一定的过滤作用。

31、切割阶段：

32、当纳米碳管与热塑性聚合物混合冷却完毕后，可通过带有金刚石刀头的铣床等设备对其进行切割，当将带有纳米碳管的热塑性聚合物切割成粒状，便可得到纳米碳管增强母粒；

33、在将纳米碳管增强母粒切割完毕后，可再次通过超声波设备，将纳米碳管增强母粒表面的粉尘通过振动进行筛选，随后再将粉尘进行收集，随后纳米碳管增强母粒便加工完毕。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

35、1、纳米碳管能够提高电子塑料基材的导电、导热性能，且添加量少；在制品过程中不像碳黑容易脱落，比如集成电路托盘电子塑料材料需具有优异的机械性能，良好的静电消散能力，耐热性高，尺寸稳定，翘曲小等特性，纳米碳管复合电子塑料材料就非常适合，且由于在纳米碳管的熔炼过程前便将杂质排出，所以在熔炼的过程中杂质会变得非常少，从而增加了熔炼的精度。

36、2、在纳米碳管和热塑性聚合物混合的过程中，通过增加甲基丙烯酸甲酯聚合物助剂或其他材料助剂进行搅拌，可以使得纳米碳管和热塑性聚合物混合后的母粒强度增加。