陶瓷渦輪式納米（mǐ）砂磨機，碳納（nà）米管（guǎn）分散技術三要素

 陶瓷渦輪式納米砂磨機，碳納米（mǐ）管分散技術三要素:分散介質、分散劑和（hé）分散設備

碳納米管分散劑介（jiè）紹和使用建（jiàn）議

一、碳（tàn）納米管分散技術三要素

二、分散劑用量推薦

三、碳納米管水分散劑（jì）(TNWDIS)概述

四、超聲波分散設備使用建議及分散實例

五、研磨分散設（shè）備使用建議

碳（tàn）納米管分散（sàn）技術三要素:分（fèn）散介質、分散劑和分散設備

1、分散介質

(1)根據粘度不同，分散介質分為高粘度、中粘度和低粘度三種。在低粘度介（jiè）質中，如水（shuǐ）和有機溶劑（jì），碳納米管易於分散。中粘（zhān）度介質如液態環氧樹脂、液態矽橡膠等，高粘（zhān）度介質如熔融態（tài）的塑料。

(2)此處介紹（shào）的碳納米管分散（sàn）技術，針（zhēn）對中、低粘度分散（sàn）介質。

2、分散劑

(1)分散（sàn）劑的選擇，與分散介質的結構、極（jí）性、溶度參數等密切相（xiàng）關。

(2)分散劑（jì）的用量，與碳納米管比表麵（miàn）積和共價鍵修飾的功能基團有關（guān）。

(3)水性介質中，推薦使用TNWDIS。強極（jí）性（xìng）有機溶劑中，如醇、DMF、NMP， 推薦使用TNADIS。中等極性有機溶劑如酯類、液態環氧樹脂、液（yè）態矽（guī）橡膠，推薦（jiàn）使用TNEDIS 。

3、分散設（shè）備

(1)超（chāo）聲（shēng）波分散設備:非常適（shì）合實驗室規模（mó）、低粘度（dù）介（jiè）質分（fèn）散碳（tàn）納米管，用於中、高粘度介質（zhì）時會受到限（xiàn）製。

(2)研磨分散設備:適合大規模地分散碳納米管、中粘度（dù）介質分散碳納米（mǐ）管（guǎn）。

(3)采（cǎi）用“先（xiān）研磨分散、後超聲波分散”組合（hé）方法，可以高效、穩定（dìng）地分散碳納米管

分散劑用量推薦

1、碳（tàn）納米（mǐ）管比表麵積與分散劑用量

我們試劑級碳納（nà）米管分為（wéi）單壁管(外徑<；2nm)和多壁管。多壁管根據外徑不同，分為TNM1(外徑50nm)。隨著外徑的增加，碳納米管的比表麵積減（jiǎn）小

TNWDIS推薦用量:單壁管重量的3.5倍， TNM1 重量（liàng）的1.0倍， TNM8 重量的0.2倍。其餘用量參（cān）考調整

2、碳納米管功能化與分散（sàn）劑用量

功能化後的碳（tàn）納米（mǐ）管，更容易在水中分散。 通常，碳納米管羧基功能化後，分（fèn）散劑的用量可以減少50%

TNWDIS推薦（jiàn）用（yòng）量:羧基化單壁管重（chóng）量的1.5-1.8倍（bèi）， 羧基化TNM1 重量（liàng）的0.5倍， 羧基化TNM8 重（chóng）量的0.1倍

3、對於（yú）TNADIS， TNM8 的推薦用量是重量（liàng）的0.2倍（bèi）。對於TNEDIS, TNM8 的推薦用（yòng）量是重量的0.8倍

其餘碳納米（mǐ）管分散劑用量可以（yǐ）參照調整

碳納米管水分散劑(TNWDIS)概述

1、不含烷基酚聚氧乙烯醚 (APEO)的（de）非離（lí）子表麵（miàn）活性（xìng）劑，生態（tài）環保。歐洲國家自1976年起陸續製定了法規限製生產和使用APEO

2、含有芳香基團，特別適合製備碳納米管（guǎn）水分散液。芳香基團與碳納米管管（guǎn）壁親和性好，易於吸附在管壁

3、性能指標

  活性物質含量:90%

  水 分 含 量:10%

  濁 點:68-70℃

  碳納（nà）米管（guǎn）水分（fèn）散劑(TNWDIS)結構

  文（wén）獻報道分散CNTs常用的三種表麵活性劑

超聲波分散設備使（shǐ）用建（jiàn）議（yì）

1、超聲（shēng）波粉（fěn）碎機(tip型)和超聲波清洗機(bath型)都可以用於碳納米管分散。

2、超聲波粉碎機發出的超聲（shēng）波能量密度高（gāo）(能量集中於變幅杆上而不是一個平麵上)、頻率（lǜ）低，更適合碳納米管的分散。根據碳納米管分散液的量，選擇合適的（de）超聲波粉碎機功率和變幅杆直徑。

3、在水（shuǐ）介質中，超聲波的空化作用會使TNWDIS產生少量（liàng）泡（pào）沫，泡沫會影響超聲效果，可以選擇靜置或加入消泡劑，消除泡沫。

  粘度高的介質不（bú）適（shì）合選擇超聲波設備分散 ，建議（yì）選擇研磨分散設（shè）備,琅（láng）馳陶瓷（cí）納米渦輪式砂磨機，專為碳納米管量身定做的研磨（mó）分散設備。

超聲波粉碎機製（zhì）備分散液實例

1、目標:製備100g多壁碳納米管TNM8 水分散液 ，碳納米（mǐ）管含量 2%

2、主要設備

(1)Scientz-ⅡD型超聲波細（xì）胞粉碎（suì）機(國產) 。所用超（chāo）聲變幅杆為Φ6，輸出功率選（xuǎn）擇為60%，超聲開時間為3s，超聲關（guān）時間也為3s，超聲總時間設置為5min

(2)SC-3614型（xíng）低速離心機 (國產)

(3)HCT-1微機差熱（rè）天（tiān）平(國產)

操作步驟(1)

1、將0.40g分散劑（jì）TNWDIS 溶（róng）解於（yú）97.60g去離子水中。室溫下TNWDIS 溶解度小，可用水浴加熱輔（fǔ）助其溶解，但使用溫度不可（kě）超過其濁點溫度

2、加入2.00g碳納米管，攪拌，使（shǐ）碳納米管（guǎn）被分（fèn）散劑（jì）水溶液完全潤濕，而（ér）不是漂浮在（zài）水麵上

3、開始（shǐ）超聲。超聲過程（chéng）中（zhōng），分散液會（huì）發熱（rè）、起泡，因此建議超聲5min後，可將分（fèn）散液取出靜（jìng）置於（yú）冰水中冷卻、消泡，再繼續超聲

4、分散程度觀察。用玻（bō）璃棒沾取少（shǎo）量分散液滴加至清（qīng）水中，觀察稀釋狀態。分散好的碳（tàn）納米管（guǎn），猶如一滴墨水落（luò）入（rù）水中，在水中迅速均（jun1）勻擴散開，而未分散好的碳納米管，在水中（zhōng）會有黑（hēi）色顆粒出（chū）現。累計超聲總時間為30min(即5min×6次)

5、超聲結（jié）束後（hòu），將分（fèn）散液離心沉降，去除未分散開（kāi）的團聚粒子。離心速率為2000r/min，離心時間為30min。 經過離（lí）心（xīn），分散（sàn）液可以穩定放置半年以上

6、離（lí）心結（jié）束後，將上（shàng）層液體過（guò）300目濾布，得到（dào）最（zuì）終的碳納米管分散液。烘幹（gàn）下層沉澱至恒重，記為G2。對沉澱進行熱重分析，定義450℃時的（de）熱失（shī）重率f(%)為沉（chén）澱中（zhōng）分散劑含（hán）量

7、分散液中碳納米管的實際含量(%)=2.00-(1-f)× G2

研磨分散設備使用建議

1、製（zhì）備1-2升碳（tàn）納米管水分（fèn）散液，可以選用實驗（yàn）室分散砂磨機，砂磨介質（zhì）可以選用1.0-1.2mm的矽酸鋯珠或氧化鋯（gào）珠（zhū）

2、製備10-20升碳納米管分散液，可以選用小型（xíng）的籃式砂磨機。砂磨介質選用設備允許的直徑較小的矽酸鋯珠（zhū）或氧（yǎng）化鋯珠

3、水介質砂磨過程中，需要添加消泡劑來（lái）減少泡沫對分散效果的影響

4、對中等粘度的分散介質，如液態環氧樹脂，砂磨機不能帶動介（jiè）質有效運動，可以選擇錐形磨或三輥機來（lái）研磨分散