[发明专利]一种碳纳米管/聚苯胺复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种碳纳米管/聚苯胺复合材料及其制备方法。本发明提供了一种碳纳米管/聚苯胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：将碳纳米管分散到有机溶剂中，得到碳纳米管分散液；向所述碳纳米管分散液中加入聚苯胺溶液，固液分离后得到碳纳米管/聚苯胺复合材料。本发明利用聚苯胺共轭结构中的π电子与碳纳米管中的大π键通过π‑π相互作用形成复合材料，破坏了碳材料间的团聚力，提高了碳纳米管的分散性，保证了碳纳米管结构和性能的稳定。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种碳纳米管/聚苯胺复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纳米管质量轻密度小，拥有良好的机械性能、电化学性能和热性能，是一种理想的增强材料，多与聚合物复合制备复合材料，被广泛应用于航空航天、运动器械、交通运输、印刷、能源等领域。但是碳纳米管易团聚，难以在水、有机溶剂以及聚合物基体中分散，而且其表面惰性也严重影响了其在聚合物基体中的界面相容性，进而影响复合材料的性能。所以温和有效的分散碳纳米管，制备高性能碳纳米管复合材料是当前研究的重点。

目前，碳纳米管的分散主要包括物理分散和化学分散两大类，具体包括机械分散法、原位聚合法、碳纳米管的表面处理改性、碳纳米管功能化修饰等。利用球磨或高速搅拌，利用化学方法处理碳纳米管表面或者对碳纳米管进行共价功能化修饰等方法会对碳纳米管的结构产生一定程度的破坏，进而影响碳纳米管优越的电学、热学和机械性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种碳纳米管/聚苯胺复合材料及其制备方法，采用本发明的方法制备复合材料既可保持碳纳米管优异的结构和性能又能防止碳纳米管团聚。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种碳纳米管/聚苯胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将碳纳米管分散到有机溶剂中，得到碳纳米管分散液；

向所述碳纳米管分散液中加入聚苯胺溶液，固液分离后得到碳纳米管/聚苯胺复合材料。

优选的，所述有机溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、N,N-二甲基甲酰胺、间甲酚、乙腈、苯、甲苯、氯仿、吡啶、二甲基亚砜和四氢呋喃中的一种或多种。

优选的，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。

优选的，所述聚苯胺溶液中的聚苯胺为胺类单体的聚合物，所述胺类单体包括苯胺、邻甲苯胺、2,3-二甲基苯胺、间甲苯胺、间氨基苯磺酸、邻氨基苯磺酸、邻氨基苯甲酸和间氨基苯甲酸中的一种或多种。

优选的，向所述碳纳米管分散液中加入聚苯胺溶液的方式为滴加，所述滴加的速率在1d/s以下。

优选的，向所述碳纳米管分散液中加入聚苯胺溶液时在超声条件下进行。

优选的，所述聚苯胺溶液的溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、N,N-二甲基甲酰胺、间甲酚、乙腈、苯、甲苯、氯仿、吡啶、二甲基亚砜和四氢呋喃中的一种或多种。

优选的，制备所述碳纳米管分散液的原料还包括有机酸，所述有机酸为磺酸和/或羧酸。

优选的，当制备所述碳纳米管分散液的原料还包括有机酸时，所述碳纳米管分散液的制备包括：将有机酸溶解到有机溶剂中，将碳纳米管分散到溶解后的混合溶液中，得到碳纳米管分散液。

本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的碳纳米管/聚苯胺复合材料，包括碳纳米管和包覆在碳纳米管表面的聚苯胺。