[发明专利]一种高强度高导电碳纳米材料/聚合物树脂复合膜的制备方法

说明书

一种高强度高导电碳纳米材料/聚合物树脂复合膜的制备方法，包括以下步骤：将碳纳米材料溶液在压强0.1～5MPa的作用下，通过布氏漏斗抽滤沉积，在室温下自然晾干，制备出厚度50～800微米的碳纳米材料巴基纸；将碳纳米材料巴基纸浸泡在润滑剂、聚合物树脂及其配套固化剂的混合溶液中，在浸泡的过程中加压，加压过程中控制压强0.5～3MPa，温度30～70℃，作用时间0.1～10小时，制备得到高强度高导电复合膜。本发明中润滑剂的低表面能和润滑效果，使碳纳米管容易产生滑移运动和结构调整。在压力和润滑剂润滑效果的双重作用下，实现碳纳米管结构致密化，与树脂的结合力更强，从而获得高强度高电导率复合膜。且该方法成本低，简单易行，效果明显。

技术领域

本发明属于多功能材料制备领域，具体涉及一种高强度高导电碳纳米材料/聚合物树脂复合膜的制备方法。

背景技术

自从1991年CNTs(碳纳米管)在日本被Iijima发现，由于其具有优异的力学、高电导率、前所未有的热性能和其他特殊的物理特性，所以引起了广泛的关注与思考。随着经济的发展，对智能纺织品和可穿戴设备的需求日益增加。碳纳米管制造成的碳纳米管纱线和薄膜，被应用于纤维人工肌肉、超级电容器和航空航天、能量收集和存储、热接口管理等。

由于碳纳米管本身具有极佳的机械性能与导电性，与树脂复合后制备成复合膜仍然具有较高的机械性能与导电性。理想状态下碳纳米管与树脂复合制备成复合膜的力学性能可以得到巨大的提高，且具备较好的导电性，这种高性能纳米复合膜具有极佳的应用前景。

因此，亟需开发制备碳纳米管等碳纳米材料与聚合物树脂的复合薄膜的方法，该方法可保证复合薄膜高强度和高导电性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度高导电碳纳米材料/聚合物树脂复合膜的制备方法，制备得到的复合膜具有高强度和高导电性，具体性能指标如下：薄膜强度为 200～800MPa、电导率为1000～10000S/m，并且该方法成本低，简单易行，效果明显，具有产业化的前景。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高强度高导电碳纳米材料/聚合物树脂复合膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)抽滤法制备碳纳米材料巴基纸

将碳纳米材料溶液在压强0.1～5MPa的作用下，通过布氏漏斗抽滤沉积，在室温下自然晾干，制备出厚度50～800微米的碳纳米材料巴基纸；

(2)将步骤(1)得到的碳纳米材料巴基纸浸泡在润滑剂、聚合物树脂及与聚合物树脂配套使用的固化剂的混合溶液中，在浸泡的过程中加压，并保持加压过程中碳纳米管巴基纸一直处在润湿状态，加压过程中控制压强0.5～3MPa，温度30～70℃，作用时间0.1～10小时，高强度高导电复合膜；其中，润滑剂、聚合物树脂以及与聚合物树脂配套的固化剂的重量比为10～100：1～10：1。

优选的，所述碳纳米材料溶液为碳纳米管分散液、石墨烯悬浮液、富勒烯悬浮液，碳纳米线悬浮液中的一种或两种以上的混合溶液。

优选的，所述的聚合物树脂为环氧树脂、不饱和乙烯基树脂、丙烯酸树脂、聚丙烯醇树脂或聚二甲基硅氧烷树脂等其它类型聚合物树脂。

优选的，步骤(2)中，所述的润滑剂为丙酮溶液、乙醇、甲醇、丙醇或二氯乙烷等与碳管互溶的挥发性有机溶剂。更优选的，步骤(2)中，所述的润滑剂为丙酮溶液、乙醇、甲醇、丙醇、二氯乙烷中的一种或两种以上。

优选的，所述加压的方式为平面加压法，仪器为平板硫化机，以及其它能产生压缩力的装置。

一种高强度高导电碳纳米管/环氧树脂复合膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)抽滤法制备碳纳米管巴基纸