[发明专利]碳纳米管导电纸的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种碳纳米管导电纸的制备方法。

背景技术

造纸作为一门古老的艺术，曾经对人类文明发展做出过杰出贡献，在科技飞速发展的今天，仍然广泛地应用于通讯、包装、建筑和现代生活的许多方面。“功能纸”是当代研究的新兴领域，它的出现引领了造纸业的巨变。利用纸的柔韧性和吸附性，加入相应功能材料，纸就可以具有导电、磁性、发光、催化、抗菌、隔音、阻燃等特性。其中导电纸的研究进展较快，导电纸是一种具有导电特性的功能纸，可广泛应用于防静电包装材料、电磁屏蔽材料、新能源和电化学材料、面状发热材料、传感和制动材料等领域。

碳纳米管作为纳米材料，具有优越的物理化学和机械性能，其导电性好，比表面积大，吸附性强，长径比大，易构成三维导电网络，在与纸纤维复合后可以制得性能优异的导电纸，表现出良好的电学、磁学、热学性能。

发明内容

本发明旨在提出一种碳纳米管导电纸的制备方法。

本发明的技术方案在于：

碳纳米管导电纸的制备方法，包括如下步骤：

（1）碳纳米管的石墨化处理

将碳纳米管置于石墨坩埚，放入石墨化炉内，石墨化炉抽取真空后通入高纯氩气保护，缓慢升温至2500~2800℃以上保温30~45min，停炉降温，石墨化处理结束；取出石墨化处理后的碳纳米管样品，称取碳纳米管，将碳纳米管研磨成粉末，放入球磨罐中以230~250r/min 转速在行星球磨机中球磨2~2.5h，制得结构均匀、高纯度的碳纳米管；

（2）导电纤维的制备

称取2~2.5g再生纸纤维，置于一定量蒸馏水中，采用3500~4000r/min 高速剪切分散2.5~3h，静置2~3h，滤掉部分上清液，取下层浊液备用；称取2~3g石墨化碳纳米管和未石墨化碳纳米管，经无水乙醇润湿后溶于蒸馏水中，超声处理1.5~2h；将制成的碳纳米管分散液加入至纸纤维悬浊液内，以3500~4000r/min 高速剪切1~2h，形成导电纤维悬浊液；

（3）碳纳米管导电纸的成形

将导电纤维悬浮液均匀沉积在滤纸上，形成致密纤维网，经过轧制后置于50~60℃干燥箱烘干10~12h后，制成碳纳米管导电纸。

所述的在形成导电纤维悬浊液时，若液体表面有气泡，则加磷酸三丁酯直至无气泡。

所述的将导电纤维悬浮液均匀沉积在滤纸上时采用真空抽滤法。

所述的球磨机采用行星球磨机。

本发明的技术效果在于：

碳纳米管导电纸作为一种新型的复合材料，在电学、磁学、热学方面具有优异的性能，通过石墨化处理后，去除了碳纳米管内部杂质,改善了碳纳米管的微观结构,提高了结晶度，使原子排列规整致密，并且更易于分散于纸纤维之间，明显提高了碳纳米管导电纸的综合性能。经石墨化改性后导电纸的导电性和导热性大幅提升。

具体实施方式

碳纳米管导电纸的制备方法，包括如下步骤：

实施例1

（1）碳纳米管的石墨化处理

将碳纳米管置于石墨坩埚，放入石墨化炉内，石墨化炉抽取真空后通入高纯氩气保护，缓慢升温至2500℃以上保温30min，停炉降温，石墨化处理结束；取出石墨化处理后的碳纳米管样品，称取碳纳米管，将碳纳米管研磨成粉末，放入球磨罐中以230r/min 转速在行星球磨机中球磨2h，制得结构均匀、高纯度的碳纳米管；

（2）导电纤维的制备

称取2g再生纸纤维，置于一定量蒸馏水中，采用3500r/min 高速剪切分散2.5h，静置2h，滤掉部分上清液，取下层浊液备用；称取2g石墨化碳纳米管和未石墨化碳纳米管，经无水乙醇润湿后溶于蒸馏水中，超声处理1.5h；将制成的碳纳米管分散液加入至纸纤维悬浊液内，以3500r/min 高速剪切1h，形成导电纤维悬浊液；

（3）碳纳米管导电纸的成形

将导电纤维悬浮液均匀沉积在滤纸上，形成致密纤维网，经过轧制后置于50℃干燥箱烘干10h后，制成碳纳米管导电纸。

形成导电纤维悬浊液时，若液体表面有气泡，则加磷酸三丁酯直至无气泡。所述的将导电纤维悬浮液均匀沉积在滤纸上时采用真空抽滤法。所述的球磨机采用行星球磨机。

实施例2

（1）碳纳米管的石墨化处理