专利名称：一种硅油基含碳纳米管纳米流体的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于热交换系统的强化传热冷却工质的制备方法，具体涉及一种悬浮稳 定的具有较高导热系数的硅油基含碳纳米管纳米流体的制备方法。
背景技术：
由于一些导热流体的热稳定性差、化学活性高而限制了它在高温条件下的应用。此外， 随着能源、化工、微电子、信息等领域的热交换系统的传热负荷和传热强度日益增大，迫切 需要研制具有高传热性能的换热工质。因此，开发可用于高温条件、并具有高导热系数的传
热流体已成为研究的热点。
导热硅油不仅具有优异的抗辐射性，而且具有优异的高温稳定性，可持续工作在两百多 摄氏度的高温下。同时硅油具有与生俱来的化学惰性，它不会对金属产生腐蚀，也不会对缓 冲器、阀门及仪器中用的密封件有害。其导热性在很宽的温度范围内比较稳定。因此，导热 硅油是高温条件下传热领域首选的传热工质。然而，单一的硅油流体又不能满足高负荷传热 和特殊条件下强化传热的要求，不符合换热系统向小型化和低能耗方向发展的趋势。将具有 高导热系数(3000 3500W/nrK)的碳纳米管添加到导热硅油中，有望制备出导热性能高的 换热流体。然而，碳纳米管极大的比表面积和长径比以及管与管之间固有的范德华力，使其 即使在添加分散剂的条件下也不能均匀稳定地分散在硅油中。所以，目前亟待解决的是碳纳 米管均匀分散和悬浮稳定的问题。
目前制备硅油基含碳纳米管纳米流体，采用的方法是通过添加分散剂采用超声分散技术 将碳纳米管直接分散到硅油基液中，其缺点是制备的纳米流体分散性及稳定性非常差，进而 限制了在换热领域的实际应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分散均匀、悬浮稳定、具有高导热系数的硅油基含碳纳米管 纳米流体及其制备方法，首先采用强混合酸氧化及高能球磨技术，对碳纳米管进行表面功能 化及截断短化处理。其次，将处理得到的碳纳米管通过添加分散剂并采用高剪切乳化技术分 散到硅油中。制得的含碳纳米管硅油基纳米流体具有分散均匀、稳定性好、导热系数高等特 点。本发明不但克服单一使用硅油传热不能满足高负荷传热和特殊条件下强化传热的要求，同时也克服采用超声分散技术将碳纳米管直接分散到硅油基液中，导致制备的纳米流体分散 性及稳定性差等弊端。
一种硅油基含碳纳米管纳米流体的制备方法，其特征在于它由表面功能化并经球磨截 断短化的碳纳米管、硅油和分散剂按照体积比0. 1% 1.0%: 93.6% 98.9%: 1% 5.4% 组成；制备步骤如下首先将硅油与分散剂按照所述体积比直接共混，在高剪切乳化条件下， 将表面功能化及截断短化处理的碳纳米管分散到硅油与分散剂的混合物中，制得硅油基含碳 纳米管纳米流体。
所述的分散剂为亲油性非离子表面活性剂，选用六甲基硅氧垸。
本发明与现有制备方法相比，其优点和积极效果是纳米流体分散均匀、稳定时间长， 导热系数高。本发明制备的纳米流体当碳纳米管体积含量为1.0%时纳米流体导热系数比硅油 提高达30%。
具体实施例方式
以下结合实施例进一步阐述本发明，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明 的相似方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
实施例1:将硅油与六甲基硅氧垸以98. 9vol^和1. 0volX比例混合，再添加0. lvoiy。表 面功能化并被球磨处理0小时的多壁碳纳米管，经高剪切乳化，得到的分散均匀的硅油基含 碳纳米管纳米流体稳定存在一个月以上，且其导热系数比硅油的导热系数提高4. 3% 。
实施例2:将硅油与六甲基硅氧烷以93. 6vol^和5. 4vol^比例混合，再添加1. 0voP/。表 面功能化并被球磨处理20小时的多壁碳纳米管，经高剪切乳化，得到的分散均匀的硅油基含 碳纳米管纳米流体稳定存在15天以上，且其导热系数比硅油的导热系数提高30%。
实施例3:将硅油与六甲基硅氧垸以97.7vol^和2volX比例混合，再添加0. 3vol。/。表面 功能化并被球磨处理10小时的多壁碳纳米管，经高剪切乳化，得到的分散均匀的硅油基含碳 纳米管纳米流体稳定存在一个月以上，且其导热系数比硅油的导热系数提高10%。
实施例4:将硅油与六甲基硅氧烷以96.8vol^和2. 5vol^比例混合，再添加0. 7voP/。表 面功能化并被球磨处理38小时的多壁碳纳米管，经高剪切乳化，得到的分散均匀的硅油基含 碳纳米管纳米流体稳定存在15天以上，且其导热系数比硅油的导热系数提高23%。
实施例5:将硅油与六甲基硅氧垸以97. 5vol^和2. 0vol^比例混合，再添加0. 5vol呢表 面功能化并被球磨处理5小时的多壁碳纳米管，经高剪切乳化，得到的分散均匀的硅油基含 碳纳米管纳米流体稳定存在10天以上，且其导热系数比硅油的导热系数提高12%。实施例6:将硅油与六甲基硅氧垸以96. 15vol^和3. OvolX比例混合，再添加0. 85vol% 表面功能化并被球磨处理28小时的多壁碳纳米管，经高剪切乳化，得到的分散均匀的硅油基 含碳纳米管纳米流体稳定存在15天以上，且其导热系数比硅油的导热系数提高27%。
权利要求
1.一种硅油基含碳纳米管纳米流体的制备方法，其特征在于它由表面功能化并经球磨截断短化的碳纳米管、硅油和分散剂按照体积比0.1％～1.0％∶93.6％～98.9％∶1％～5.4％组成；制备步骤如下首先将硅油与分散剂按照所述体积比直接共混，在高剪切乳化条件下，将表面功能化及截断短化处理的碳纳米管分散到硅油与分散剂的混合物中，制得硅油基含碳纳米管纳米流体。
2. 根据权利要求1所述的一种硅油基含碳纳米管纳米流体的制备方法，其特征在于所述的 分散剂为亲油性非离子表面活性剂，选用六甲基硅氧烷。
全文摘要
一种硅油基含碳纳米管纳米流体的制备方法，其特征在于它由表面功能化并经球磨截断短化的碳纳米管、硅油和分散剂按照体积比0.1％～1.0％∶93.6％～98.9％∶1％～5.4％组成；制备步骤如下首先将硅油与分散剂按照所述体积比直接共混，在高剪切乳化条件下，将表面功能化及截断短化处理的碳纳米管分散到硅油与分散剂的混合物中，制得硅油基含碳纳米管纳米流体。所述的分散剂为亲油性非离子表面活性剂，选用六甲基硅氧烷。本发明纳米流体分散均匀、稳定时间长，导热系数高。本发明制备的纳米流体当碳纳米管体积含量为1.0％时纳米流体导热系数比硅油提高达30％。
文档编号C08L83/00GK101407634SQ20081004298
公开日2009年4月15日 申请日期2008年9月16日 优先权日2008年9月16日
发明者谢华清, 陈立飞 申请人:上海第二工业大学