近日，中科院長春應(yīng)化所研究員唐濤課題組發(fā)明了一種“碳納米管材料的制備方法”新技術(shù)，該技術(shù)為合成納米碳材料、提高聚合物阻燃性能及高值化回收利用廢舊聚合物開辟了新途徑。
據(jù)介紹，碳納米管是一種重要的納米材料，由于其具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、極高的機(jī)械強(qiáng)度、儲氫能力、吸附能力和較強(qiáng)的微波吸收能力，受到了物理、化學(xué)和材料科學(xué)界以及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)部門的極大重視。目前，碳納米管的主要制備方法有電弧法、激光燒蝕法和氣相沉積法。隨著高分子材料的廣泛應(yīng)用，將聚合物有效地轉(zhuǎn)化為碳材料，在高技術(shù)領(lǐng)域和聚合物阻燃方面具有重要價值。同時，廢舊塑料制品量的日益增長所帶來的“白色污染”問題對環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅。現(xiàn)有的廢塑料回收方法有填埋、焚燒、物理和化學(xué)回收等。
唐濤課題組發(fā)明的碳納米管材料的制備方法，是將聚合物高效碳化技術(shù)與納米碳材料制備技術(shù)有機(jī)結(jié)合，在合成出高附加值碳納米管材料的同時，還可以高值化地回收廢舊聚烯烴。它以聚烯烴或回收聚烯烴為碳源材料，加入由有機(jī)改性蒙脫土和負(fù)載金屬催化劑組成的組合催化劑，在密煉機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)中熔融混合，得到的混合材料通過燃燒的方法制備碳納米管。該方法實(shí)施工藝簡單易行。
目前，該發(fā)明技術(shù)已進(jìn)行了初步放大，可以進(jìn)行碳納米管的實(shí)驗(yàn)室批量合成，這為廢舊聚合物的高值化回收和再利用提供了一種新的思路。
同時，中科院長春應(yīng)化所還在國際上首次報道了聚烯烴在固體酸和成炭催化劑的組合催化作用下合成多壁碳納米管的科研成果。在隨后的研究工作中，該課題組通過采用不同的催化降解聚烯烴的固體酸催化劑和合成碳納米管的催化劑組合，優(yōu)化合成反應(yīng)的工藝條件，實(shí)現(xiàn)了較高產(chǎn)率碳納米管和氫能的制備，也可根據(jù)需求制備不同特色的碳納米管材料。另外，還從理論上闡明了固體酸與成炭催化劑組合催化聚烯烴合成碳納米管和氫氣的機(jī)理及其關(guān)鍵控制因素。同時，課題組還發(fā)現(xiàn)利用上述組合催化技術(shù)可以提高聚烯烴的阻燃性能。
該發(fā)明相關(guān)技術(shù)現(xiàn)已擁有6項(xiàng)中國授權(quán)發(fā)明專利、1項(xiàng)美國授權(quán)發(fā)明專利，另有2項(xiàng)正在申請專利。
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