碳纳米管在水性体系中的分散性能及机理
第３５卷第１０期一一一一一一一一一一一哈一尔一滨一工一程一大一学一学一报一一一一一一一一一一Ｖｏｌ．３５?．１０２０１４年１０月一一一一一一一一一一ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ一一一一一一一一一一一Ｏｃｔ．２０１４
碳纳米管在水性体系中的分散性能及机理
王宝民１，韩瑜１，２，葛树奎２，张源１
（１．大连理工大学建设工程学部，辽宁大连１１６０２４；２．辽宁省建设科学研究院，辽宁沈阳１１０００５）摘一要：为了探求碳纳米管在水性体系中的有效分散方法及分散性能，以阿拉伯胶（ＧＡ）二曲拉通（Ｔｘ１００）二十六烷基三甲基溴化铵（ＴＢ）二十二烷基磺酸钠（ＳＤＳ）４种表面活性剂（ＳＡＡ）为多壁碳纳米管（ＭＷＮＴｓ）的分散剂，采用ＳＡＡ超声分散法及酸处理法制备了１１种分散液三结合静置离心法研究了不同种类ＳＡＡ单掺的分散效果，结果表明：单掺ＧＡ对ＭＷＮＴｓ分散效果最好，离心１７０ｍｉｎ后才开始分层三首次采用紫外分光光谱吸光度法评价了不同种类ＳＡＡ复掺及ＳＡＡ掺量变化对ＭＷＮＴｓ分散性能的影响，测试结果表明：复掺Ｔｘ１００与ＧＡ效果最好；当ＧＡ掺量为０．４５ｇ／Ｌ时效果最好；比较二者分散效果后知：ＧＡ掺量为０．４５ｇ／Ｌ的悬浮液分散效果最佳三采用傅里叶红外光谱（ＦＴＩＲ）检测混酸氧化后ＭＷＮＴｓ表面的基团，分析可知：经混酸处理后，ＭＷＮＴｓ表面成功引入了羟基和羧基等官能团三
关键词：碳纳米管；表面活性剂；超声处理；酸处理；分散性；机理；水性体系
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６?７０４３．２０１３０３０８１
网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｏｉ／１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６?７０４３．２０１３０３０８１．ｈｔｍｌ
中图分类号：ＴＱ１２７．１一文献标志码：Ａ一文章编号：１００６?７０４３（２０１４）１０?１２０６?０６
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍ
ｏｆｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｉｎａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎ
ＷＡＮＧＢａｏｍｉｎ１，ＨＡＮＹｕ１，２，ＧＥＳｈｕｋｕｉ２，ＺＨＡＮＧＹｕａｎ１
（１．ＦａｃｕｌｔｙｏｆＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，Ｃｈｉｎａ；２．ＬｉａｏｎｉｎｇＢｕｉｌｄｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅＲｅ?ｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０００５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｉｎｔｈｅａ?ｑｕｅｏｕｓｓｙｓｔｅｍ，ｆｏｕｒｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ?ｇｕｍａｒａｂｉｃ（ＧＡ），ｔｒｉｔｏｎｘｌ００（Ｔｘ１００），ｃｅｔｙｌｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍｂｒｏｍｉｄｅ（ＴＢ），ａｎｄｓｏｄｉｕｍｄｏｄｅｃｙｌｓｕｌｆａｔｅ（ＳＤＳ）ｗｅｒｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｌｙｏｒｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌｌｙｅｍｐｌｏｙｅｄａｓｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｏｆｍｕｌｔｉ?ｗａｌｌｅｄｎａｎｏｔｕｂｅｓ（ＭＷＮＴｓ）．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄａｃｉｄｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｅｌｅｖｅｎｋｉｎｄｓｏｆｌｉｑｕｉｄｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｗｅｒｅｍａｄｅｗｉｔｈｓｕｒｆａｃｔａｎｔ．Ｏｂｓｅｒｖｉｎｇｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｗｉｔｈｓｔｅｗｉｎｇ?ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＧＡｈａｄｔｈｅｂｅｓｔｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｉｍｐａｃｔｏｎＭＷＮＴｓａｆｔｅｒｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｈａｄｂｅｅｎｃｅｎ?ｔｒｉｆｕｇｅｄｆｏｒ１７０ｍｉｎｕｔｅｓ．ＴｈｅＵＶ?ｖｉｓｗａｓｆｉｒｓｔｕｓｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅａｂｓｏｒｂｅｎｃｙｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆＭＷＮＴｓｏｖｅｒｔｉｍｅ．ＴｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＴｘ１００ｂｌｅｎｄｅｄｗｉｔｈＧＡｈａｄｔｈｅｂｅｓｔｅｆｆｅｃｔｏｎＭＷＮＴｓｗｈｅｎｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＧＡｉｓ０．４５ｇ／Ｌｖａｒｉａｔｉｏｎ．ＴｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｏｆＧＡｗｉｔｈｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆ０．４５ｇ／Ｌｈａｄｔｈｅｂｅｓｔｄｉｓｐｅｒｓｉｂｉｌｉｔｙ．ＦＴＩＲｗａｓｕｓｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｇｒｏｕｐｏｆＭＷＮＴｓａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｗｅｒｅｈｙｄｒｏｘｉｄｅｒａｄｉｃａｌａｎｄｃａｒｂｏｘｙｌｇｒｏｕｐｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆＭＷＮＴｓｗｈｅｎｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈｍｉｘｅｄａｃｉｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ；ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ；ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ａｃｉｄｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｄｉｓｐｅｒｓｉｂｉｌｉｔｙ；ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ａｑｕｅｏｕｓ
ｓｏｌｕｔｉｏｎ
收稿日期：２０１３?０３?３１．网络出版时间：２０１４?０９?２２．基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１２７８０８６）；教育部 新世纪优秀人才支持计划 资助项目（ＮＣＥＴ?１２?００８４）；辽宁省百
千万人才支持资助项目（２０１２９２１０７３）；中国石油科技创
新基金资助项目（２０１３Ｄ?５００６?０６０６）；河南省科技开放合
作项目（１４２１０６００００２３）；大连市科技计划资助项目
（２０１３Ａ１６ＧＸ１１３）；大连市建设科技资助项目（２０１３０７）．作者简介：王宝民（１９７２?），男，教授，博士生导师．
通信作者：王宝民，Ｅ?ｍａｉｌ：ｗａｎｇｂｍ＠ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．一一碳纳米管（ＣＮＴｓ）是一种疏水性的纳米晶体纤维材料，是由单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米级管，每片纳米管是一个碳原子通过ｓｐ２杂化与周围３个碳原子完全键合而成的二由六边形平面组成的圆柱面［１?２］三根据纳米管中碳原子层数的不同，ＣＮＴｓ大致可分为２类，单壁管ＳＷＮＴｓ和多壁管