[发明专利]一种碳纳米管电磁屏蔽纸的制备方法

说明书

本发明属于碳纳米材料领域，特别涉及一种碳纳米管电磁屏蔽纸的制备方法。通过合理配比配制MFC/多壁碳纳米管的混合溶液，经超声分散、悬浮液过滤法制得。本发明针对现有技术中碳纳米纸力学性能不佳、工艺复杂的问题，对碳纳米纸的制作工艺进行改进，通过添加合理比例MFC和分散剂，采用适宜的工艺条件，得到同时具有良好的电磁屏蔽性能、电学性能和优异力学性能碳纳米管电磁屏蔽纸。本发明工艺简单、成本低，实现生产规模化。

技术领域

本发明属于碳纳米材料领域，特别涉及一种碳纳米管电磁屏蔽纸的制备方法。

背景技术

碳纳米纸由于具有轻质、柔性、导电、导热及巨大比表面积的特点，在制动器、传感器、电容器等领域有广阔的应用前景。碳纳米纸主要分成三类：一、用碳纳米管(单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管)作为原材料制造而成的碳纳米纸；二、用纳米碳纤维作为原材料制造而成的纳米碳纤维纸；三、用石墨/石墨烯以及其衍生物、氧化物等等作为原材料制造而成的石墨基碳纳米纸。由碳纳米管(CNTs)作为原料的碳纳米纸(BP)是通过管与管间的范德华力缠绕在一起，构成的碳纳米薄层，其克服了碳纳米管易团聚的缺点，具有诸多优点，如具有一定的韧性，厚度可调，比表面积大，具有加工性，可作为复合材料的填充体等。同时但由于碳纳米纸只依靠碳纳米管间范德华力聚集起来，抗拉强度和断裂伸长率都很低，力学性能差，难以独立应用。因此，必须增强碳纳米纸的力学性能。碳纳米管本身具有较高的长径比，管间具有很强的范德华吸引力，其一般呈束状缠绕及团聚状态，分散性不好，制约着碳纳米管的应用。现有技术中通常采用化学改性的方法改善碳纳米管的分散性，但是碳纳米管几乎不溶于水及有机溶剂，采用化学改性的方法并不能解决实质问题。由于碳纳米管的尺寸在纳米级，通常以束状或缠结状聚集的形式团聚在一起，因此制备碳纳米纸的关键是将这些团聚在一起的碳纳米管用非化学方法在溶剂中分散开，从而不降低导电性。

微纤化纤维素(microfibrillated cellulose，简写MFC)是一种新型的纳米级功能材料，属于纳米纤维材料。MFC具有精细的三维网状结构，具有高强度，高模量，良好的力学性能，大的比表面积，重量轻等优点，具有优异的增强性能。

发明内容

本发明为解决现有技术中碳纳米纸性能不佳的问题，提供了一种同时具有良好力学性能和电磁屏蔽性能的碳纳米管电磁屏蔽纸。

为解决该技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种碳纳米管电磁屏蔽纸的制备方法，包括以下步骤：

S1.称量多壁碳纳米管放入研钵中，加入适量的乙醇作为溶剂，研磨直至没有明显的颗粒状多壁碳纳米管；

S2.将研磨好的多壁碳纳米管转移到烧杯当中，加入乙醇将多壁碳纳米管配制成0.1～1g/L的溶液，再加入分散剂和MFC制成混合溶液；其中MFC与多壁碳纳米管的质量比为1:10～1:1，分散剂的加入量为乙醇体积的0.1～1.5％；

S3.将多壁碳纳米管/MFC混合溶液放入到超声分散机器中，使混合溶液在乙醇中充分分散；

S4.将分散好的混合溶液用真空抽滤法制备碳纳米管电磁屏蔽纸。

优选的，所述的分散剂为聚乙二醇辛基苯基醚。

发明人经反复多次实验，多壁碳纳米管优选尺寸为：长度5～50μm，直径2～30nm。作为一个优选的实施例每100mg多壁碳纳米管加入200ml乙醇，分散剂的加入量占乙醇体积的1％，可以得到最佳性能的碳纳米管电磁屏蔽纸。

本发明采用真空抽滤法，即采用布氏漏斗抽滤的方法制备碳纳米管电磁屏蔽纸，这种方法是通过超声分散碳纳米管悬浮液，抽滤碳纳米管悬浮液和干燥成型等过程来制备碳纳米管电磁屏蔽纸。该方法设备简单，相比于催化化学气相沉积法，在常温的条件下就可以操作制备出碳纸，不需要高温真空的设备，大大降低了生产成本。