本發(fā)明涉及碳納米管樹脂，具體為一種導(dǎo)電改性碳納米管樹脂及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應(yīng)用前景也不斷地展現(xiàn)出來。碳納米管導(dǎo)電性是銅的1000倍，可以作為一種新型高效的導(dǎo)電劑應(yīng)用于塑料，制成導(dǎo)電塑料。

2、但是現(xiàn)有的技術(shù)中，存在將碳納米管添加到塑料困難、性能不穩(wěn)定、成本高的難題，具體體現(xiàn)在：

3、1、現(xiàn)有技術(shù)中直接把碳納米管粉體混兌樹脂，混合料通過雙螺桿造粒機(jī)重新造粒，生成碳納米管塑料顆粒；存在的問題有：碳納米管密度極低，易在加工過程中散落，污染環(huán)境且設(shè)備容易短路；碳納米管難以均勻分散，導(dǎo)致碳納米管塑料性能不穩(wěn)定；碳納米管樹脂界面相容性差，增加了生產(chǎn)成本。

4、2、現(xiàn)有技術(shù)直接把碳納米管粉體混兌樹脂，通過密煉機(jī)密煉之后通過雙螺桿造粒機(jī)重新造粒，生成低濃度碳納米管塑料母粒；低濃度碳納米管塑料母粒再和樹脂混兌，混合料通過雙螺桿造粒機(jī)重新造粒，生成碳納米管塑料顆粒；存在的問題有：a）密煉時間長，成本高，效率不高；b）低濃度碳納米管塑料母粒適用面窄，低濃度碳納米管塑料母粒需要的添加量高達(dá)40%～60%，嚴(yán)重制約了碳納米管塑料粒子加工的其他改性，成本高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、（一）解決的技術(shù)問題

2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電改性碳納米管樹脂及其制備方法，解決了將碳納米管添加到塑料困難、性能不穩(wěn)定、成本高的問題。

3、（二）技術(shù)方案

4、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供一種導(dǎo)電改性碳納米管樹脂，由8%～15%的碳納米管母粒和85%～92%樹脂經(jīng)過混合質(zhì)粒得到；所述碳納米管母粒為改性碳納米管粉體與樹脂按照4～5：6的比例，經(jīng)過混合質(zhì)粒后得到；所述樹脂為pps、pc、tpu、pp中的任一種。

5、優(yōu)選的，所述碳納米管粉體通過化學(xué)氣相沉積獲取，使用流化床作為反應(yīng)裝置，在流化床中，天然氣通過催化劑顆粒床層，使催化劑顆粒處于懸浮狀態(tài)，實現(xiàn)氣固之間的充分接觸和反應(yīng)，生成碳納米管粉體，所述碳納米管粉體的直徑為5～10nm，管長為25～50μm。

6、優(yōu)選的，所述催化劑為鐵系催化劑、鈷系催化劑和助催化劑按照比例1：2.5：0.01復(fù)配得到，所述鐵系催化劑為al2o3/fe,所述鈷系催化劑為al2o3/co；所述助催化劑為鐠；其中，al2o3作為催化劑載體，催化劑載體的比表面積和孔徑分別為290m2/g～320m2/g和3.0～3.8nm。

7、優(yōu)選的，所述催化劑添加量為1%。

8、優(yōu)選的，天然氣為普通瓶裝天然氣，經(jīng)過濃氫氧化鈉以除去hs，再經(jīng)過干燥得到；所述天然氣中包括95%的甲烷和3%的二氧化碳，2%的烴類雜質(zhì)，如乙烷、丙烷。

9、優(yōu)選的，通過空氣氧化、氣化、氫化沉積碳來進(jìn)行催化劑的再生，恢復(fù)催化劑活性。

10、優(yōu)選的，所述改性碳納米管粉體為：碳納米管粉體經(jīng)過等離子體處理后，與聚乙二醇修飾和偶聯(lián)劑混合得到。

11、優(yōu)選的，以改性后的碳納米管作為導(dǎo)電填料，以樹脂作為柔性基底，通過混合質(zhì)粒制備得到導(dǎo)電改性碳納米管樹脂；通過控制導(dǎo)電填料的比例，控制導(dǎo)電改性碳納米管樹脂的表面電阻率。

12、優(yōu)選的，以石墨和改性后的碳納米管作為導(dǎo)電填料。

13、優(yōu)選的，改性碳納米管粉體和樹脂通過雙螺桿造粒機(jī)造粒，生成碳納米管粉體濃度在40%～45%的碳納米管母粒，碳納米管母粒和樹脂混兌，通過雙螺桿造粒機(jī)生成表面電阻率可控的導(dǎo)電塑料。

14、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供一種導(dǎo)電改性碳納米管樹脂的制備方法，包括下列步驟：

15、步驟一、基于流化床和天然氣，在催化劑的催化下生成得到碳納米管粉體；

16、步驟二、對碳納米管粉體進(jìn)行改性，破壞碳納米管纖維糾纏黏結(jié)狀態(tài)，得到改性碳納米管粉體；

17、步驟三、改性碳納米管粉體和樹脂通過雙螺桿造粒機(jī)重新造粒，生成碳納米管母粒，碳納米管母粒中碳納米管粉體濃在40%～45%；

18、步驟四、碳納米管母粒和樹脂混兌，通過雙螺桿造粒機(jī)生成導(dǎo)電改性碳納米管樹脂,

19、優(yōu)選的，碳納米管母粒作為導(dǎo)電填料，通過控制導(dǎo)電填料的比例，得到表面電阻率可控的導(dǎo)電塑料。

20、優(yōu)選的，所述碳納米管粉體的制備過程包括下列步驟：

21、步驟s11、催化劑活化：將催化劑置于流化床反應(yīng)器的恒溫區(qū)還原，用氮?dú)馊コ磻?yīng)裝置中的空氣后，加熱至催化劑活化溫度，在氫氣條件下活化催化劑并去除其中的雜質(zhì)，催化劑中的金屬氧化物被還原成納米級別的金屬顆粒，為后續(xù)的甲烷分解和碳納米管生長提供活性位點；

22、步驟s12、甲烷裂解：當(dāng)反應(yīng)溫度到達(dá)裂解溫度后，將天然氣、氫氣和惰性氣體引入流化床反應(yīng)器中，在催化劑的作用下，甲烷發(fā)生分解反應(yīng)，生成碳原子和氫氣；

23、步驟s13、碳納米管生長：分解產(chǎn)生的碳原子在金屬顆粒表面沉積，形成碳納米管的初始結(jié)構(gòu)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，碳納米管逐漸生長并延長；

24、步驟s14、反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉反應(yīng)氣體并冷卻反應(yīng)器，從反應(yīng)器中收集生成的碳納米管產(chǎn)物；為了去除產(chǎn)物中的雜質(zhì)和催化劑殘留物，進(jìn)行后處理步驟，如純化、分離和干燥操作。

25、優(yōu)選的，在制備過程中，分別設(shè)置催化劑活化溫度為450℃～500℃，裂解溫度為600℃～650℃；裂解時間為35分鐘。

26、優(yōu)選的，天然氣：氫氣：惰性氣體的體積比為1：2：5；氣體總通入流量為：200～300mml/min。

27、優(yōu)選的，所述改性碳納米管粉體的獲取過程包括下列步驟：

28、步驟s21、分散與干燥：將未處理的碳納米管粉末放入清潔干燥的燒杯中并加入去離子水，超聲分散30min；使用微孔過濾膜進(jìn)行干燥處理；

29、步驟s22、等離子體表面改性：將干燥后的碳納米管置于反應(yīng)釜中，在反應(yīng)釜的電極上施加28kv的電壓，輸出頻率為9hz，以觸發(fā)放電過程，放電時間為10min，得到等離子體表面改性碳納米管；

30、步驟s23、聚乙二醇修飾：將等離子體表面改性的碳納米管與聚乙二醇進(jìn)行、偶聯(lián)劑熔融共混，共混時間為10分鐘，加工溫度為150℃，轉(zhuǎn)速為60r/min，完成碳納米管的改性，改性碳納米管粉體。

31、（三）有益效果

32、本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電改性碳納米管樹脂及其制備方法，具備以下有益效果：

33、（1）本發(fā)明提供的導(dǎo)電改性碳納米管樹脂及其制備方法，將碳納米管母粒和樹脂混兌，通過造粒機(jī)生成表面電阻率可控的導(dǎo)電塑料；碳納米管母粒的添加量只要8%～15%，即可實現(xiàn)表面電阻率10^1ω～10^9ω；制作簡單、導(dǎo)電改性塑料粒子生產(chǎn)現(xiàn)場不受污染、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本較低、塑料粒子的綜合改性具有極高的靈活度。

34、（2）本發(fā)明提供的導(dǎo)電改性碳納米管樹脂及其制備方法，利用化學(xué)氣相沉積獲取碳納米管粉體，通過對催化劑和反應(yīng)條件的調(diào)整，得到導(dǎo)電性能優(yōu)越的碳納米粉體，碳納米粉體經(jīng)過改性后與樹脂更好的混合，得到碳納米管母粒，有效的增加碳納米管母粒的使用用途。