有机小分子接枝纳米炭黑
发布人: 发布时间: 2012-10-10 作者: 访问次数: 248

 

●项目简介:

       炭黑是橡胶、塑料等多个工业领域中最为重要的填料,也是最早工业化、最为廉价的具有纳米结构的粉体。但长期以来人们一直把它作为微米材料来使用。也有不少研究人员对炭黑粒子表面的聚合物改性进行了较为深入细致的研究。
       探索新的炭黑接枝技术,采用最简便的方法(非溶液体系),实现对分散粒子尺寸和界面结构的精确控制,从而使接枝炭黑能够在有机溶剂及高聚物基质中形成稳定的分散体系,将是炭黑技术领域的一次重大革命。
       可望在近期内产业化成功的研发方向 :
       (1)抗静电、导电及吸波纤维及其服装
       可采用2种工艺:涂层 因接枝炭黑粒径小(只有50纳米),且炭黑表面的接枝有机小分子与基材相互作用较用,故可克服现行技术采用普通炭黑时难于克服的不耐洗涤的致命缺点;与纺丝原料共混后再纺丝 接枝炭黑粒径小,可现行技术断丝率高的严重缺陷,从而提高纺丝生产效率。
       (2)复印机、打印机用油墨、碳粉
       日本媒触开发了油溶性和水溶性聚合物接枝炭黑的悬浮液制品,已被各大复印/打印机公司看好,但该制品价格昂贵,无法工业应用。而我们开发的小分子接枝纳米炭黑因采用共混过程中的原位接枝法,成本非常低廉,有望得到大量使用。我们已成功开发了水溶性且带正电位的纳米炭黑,有望制成高性能新型碳粉。
       (3)防紫外线薄膜
       如何改善PMMA、PC等有机玻璃室外使用时耐候性也是高分子材料研究中的一个重要课题。炭黑具有很好的吸收紫外线特性,但只要加入微量的炭黑会使PMMA、PC等有机玻璃变得不透明。采用我们开发的单分散的有机小分子接枝炭黑,可以制备防紫外线用透明材料,但比现行的其他体系要便宜得多。
       (4)高抗冲超韧工程塑料
       接枝炭黑填充到聚碳酸酯中可以大幅改善聚碳酸酯的韧性:未接枝炭黑样品很容易折断,而接枝炭黑样品反复弯曲180°都不会断,将只有50纳米的炭黑加入到相溶性较好的PC、PET等工程塑料可大幅提高基体塑料的韧性。同时还可提高其耐热性、耐候性。另一方面,聚烯烃塑料工业,因填充的纳米炭黑的成核作用、增韧补强作用、抗紫外线辐射作用,有望变得透明且性能接近工程塑料。
       (5)透明导电材料
       选择分子量小、双官能的有机小分子,使其分子的一端接枝到炭黑表面,将其填充到与另一端不相溶的聚合物中,利用未接枝端的凝集作用,在聚合物基体中形成纳米炭黑粒子链,从而开发出微量炭黑添加的导电材料,又不降低基体材料的其他性能。同时又比碳纳米管填充体系要廉价得多。我们成功地开发了透明导电薄膜,有望取代ITO膜在触摸屏、显示屏上得到应用,产业化前景广阔。
       (6)在催化和电化学方面的应用
       燃料电池的电极、金属-空气二级电池的双功能氧电极、锂电池的插入电极、双层电容器等元件催化剂载体。