[发明专利]一种碳纳米管复合材料的制备方法

说明书

一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括如下步骤：真空抽滤：将碳纳米管膜平铺在滤纸上，先将浓度为0.1‑20mpa·s的树脂溶液滴加到碳纳米管膜上，真空抽滤1‑60分钟，再滴加浓度为20‑5000mpa·s的树脂溶液，真空抽滤至碳纳米管膜的上表面不再有明显的树脂液滴，控制真空抽滤过程中压强为0.01‑1MPa；高温加压固化：将步骤(1)浸润过树脂的碳纳米管膜取出，进行高温加压固化成型：控制压强为1‑3MPa，温度为50‑220℃，固化时间为1‑10小时。本发明在真空抽滤过程中树脂直接沿碳纳米管膜厚度方向渗透，大大缩短浸润时间，同时提高了树脂对碳纳米管的浸润，保证碳纳米管被树脂完全浸润包覆的同时保持复合材料中含有较高含量的碳纳米管增强体，使复合材料具有良好的力学性能和热电性能。

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管复合材料的制备方法，更具体地涉及一种真空抽滤法制备碳纳米管复合材料的方法。

背景技术

碳纳米管膜作为一种具有自支撑多孔网状结构的碳纳米管集合体，不仅继承了单根碳纳米管的优越性能，而且具有良好的导电性、电磁屏蔽等性能。另外，碳纳米管膜具有宏观尺寸，更适合后续使用中的加工，被视为极佳的高性能复合材料增强体，具有良好的应用前景。利用碳纳米管膜增强热固性或热塑性树脂制备的碳纳米管复合材料具有高强度、良好的阻燃性、热电性能、以及静电屏蔽等性能。可广泛的用于军工材料、传感器、人造肌肉、制动器、静电屏蔽等领域。

目前，常采用真空辅助树脂转移成型法(VARTM)或树脂转移成型法(RTM)制备大尺寸的碳纳米管复合材料。尽管这两种方法已被成熟的应用在军工及民用复合材料制造领域，例如制备高强度的芳纶、玻璃纤维、碳纤维增强复合材料，但在碳纳米管复合材料制备领域仍有较大缺陷。由于碳纳米管膜内部存在大量纳米级孔隙，导致树脂在碳纳米管膜内部无法均匀浸润，导致复合材料整体树脂含量过高，但厚度方向树脂含量很少，严重影响复合材料的力学性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纳米管复合材料的制备方法，提高树脂对碳纳米管的浸润，并缩短浸润时间，提高生产效率，同时提高浸润效果，获得高强度碳纳米管复合材料。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

(1)真空抽滤

将碳纳米管膜平铺在滤纸上，先将浓度为0.1-20mpa·s的树脂溶液滴加到碳纳米管膜上，真空抽滤1-60分钟，再滴加浓度为20-5000mpa·s的树脂溶液，真空抽滤至碳纳米管膜的上表面不再有明显的树脂液滴，控制真空抽滤过程中压强为0.01-1MPa；

(2)高温加压固化

将步骤(1)浸润过树脂的碳纳米管膜取出，进行高温加压固化成型：控制压强为1-3MPa，温度为50-220℃，固化时间为1-10小时。

进一步，当制备多层碳纳米管膜复合材料时，每块碳纳米管膜分别进行真空抽滤，然后浸泡在10-50％(重量比)的树脂溶液中，最后将所有真空抽滤后的碳纳米管膜堆叠，再进行真空抽滤，真空抽滤结束后加热加压固化得到多层碳纳米管膜复合材料。

优选地，本发明在真空抽滤前还包括对碳纳米管膜进行清洗和润湿。采用丙酮、乙醇等和碳纳米管膜较易浸润的易挥发液体对进行碳纳米管膜进行清洗和润湿。

优选地，所述的碳纳米管膜是单壁碳纳米管膜、多壁碳纳米管膜或二者混合组成。

优选地，所述的碳纳米管膜是通过碳纳米管粉末悬浮分散制备的碳纳米管巴基纸，或是通过浮动催化化学气相沉积法制备的碳纳米管膜，或是采用碳纳米管阵列倒伏法或其他方法制备的碳纳米管膜。

优选地，所述的树脂是热固性树脂或热塑性树脂。