[发明专利]碳纳米管-碳纳米棒-PTFE微纳复合材料及其制备方法

权利要求书

1.碳纳米管-碳纳米棒-PTFE微纳复合材料，其特征在于，由碳纳米管和碳纳米棒的粉状混合物与聚四氟乙烯粉体经粉碎制得微纳复合粉体后通过双螺杆挤压成型造粒得到，其中，碳纳米管-碳纳米棒粉状混合物占所述复合材料总重量的0.5-2%；所述复合材料拉伸强度增加了30-40％，弯曲强度增加了5-10％，摩擦系数降低5-10%，磨损率降低90-98 %；包括如下步骤：

(1)先对纳米孔模板材料进行干燥脱水处理，干燥结束后，于0.05-0.02MPa真空下，将高分子聚合物溶液通过纳米浇筑的方法浇筑在纳米孔模板材料中，纳米孔浇筑温度为60-80℃，浇筑时间为1-3小时，浇筑结束后恢复到常压状态，然后于常压80-110℃下干燥处理12-16小时，得到纳米孔浇筑高分子聚合物的无机-有机纳米复合材料；

(2)将上述复合材料放置在管式马弗炉中，升温速率为5℃-10℃/min， 焙烧温度为阶梯温度，从室温到260-300℃保持20-50min,继续升温到400-500℃保持1-3小时，继续升温到900-1000℃保持4-6小时，得到碳化后的无机-有机复合材料；

(3)将上述碳化后的材料于酸性溶液中刻蚀处理5-8小时，残渣经过过滤和洗涤后放到温度为零下5-10℃下冷冻干燥处理2-6小时，得到碳纳米管-碳纳米棒混合碳纳米材料；

(4)将碳纳米管-碳纳米棒混合碳纳米材料与PTFE粉体高速粉碎制得碳纳米管-碳纳米棒-PTFE微纳复合粉体；

(5)将微纳复合粉体用双螺杆挤出机制备成纳米管碳纳米管-碳纳米棒-PTFE复合材料, 螺杆转速为100 r/min，预热温度160℃，从料斗到模具的温度分别为150、200、200、220、220、220、220℃。

2.如权利要求1所述的碳纳米管-碳纳米棒-PTFE微纳复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)先对纳米孔模板材料进行干燥脱水处理，干燥结束后，于0.05-0.02MPa真空下，将高分子聚合物溶液通过纳米浇筑的方法浇筑在纳米孔模板材料中，纳米孔浇筑温度为60-80℃，浇筑时间为1-3小时，浇筑结束后恢复到常压状态，然后于常压80-110℃下干燥处理12-16小时，得到纳米孔浇筑高分子聚合物的无机-有机纳米复合材料；

(2)将上述复合材料放置在管式马弗炉中，升温速率为5℃-10℃/min， 焙烧温度为阶梯温度，从室温到260-300℃保持20-50min,继续升温到400-500℃保持1-3小时，继续升温到900-1000℃保持4-6小时，得到碳化后的无机-有机复合材料；

(3)将上述碳化后的材料于酸性溶液中刻蚀处理5-8小时，残渣经过过滤和洗涤后放到温度为零下5-10℃下冷冻干燥处理2-6小时，得到碳纳米管-碳纳米棒混合碳纳米材料；

(4)将碳纳米管-碳纳米棒混合碳纳米材料与PTFE粉体高速粉碎制得碳纳米管-碳纳米棒-PTFE微纳复合粉体；

(5)将微纳复合粉体用双螺杆挤出机制备成纳米管碳纳米管-碳纳米棒-PTFE复合材料, 螺杆转速为100 r/min，预热温度160℃，从料斗到模具的温度分别为150、200、200、220、220、220、220℃。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的纳米孔模板材料为天然埃洛石或多孔铝，其孔径为20-30nm,长度为2-5微米。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的高分子聚合物为PVA、PMMA和PAN中的一种或任意比例的几种。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的高分子聚合物溶液的浓度为20-40wt%，其溶质为水或DMF。

6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的高分子聚合物与纳米孔模板材料的体积比为1：1-2。

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的刻蚀采用的酸的体积是复合材料体积的3-5倍。