[发明专利]碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管复合材料的制备技术，尤其涉及一种碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法。

背景技术

自1991年日本NEC公司的Iijima发现碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)以来(Iilima S.，Nature，1991，354，56-58)，立即引起科学界及产业界的极大重视。碳纳米管具有优良的机械和光电性能，被认为是复合材料的理想添加物。碳纳米管/聚合物复合材料首次报道后已成为世界科学研究的热点(Ajjayan P.M.，Stephan O.，Colliex C.，Tranth D.Science.1994，265，1212-1215：Calvert P.，Nature，1999，399，210-211)。碳纳米管作为增强体和导电体，形成的复合材料具有抗静电，微波吸收和电磁屏蔽等性能，具有广泛的应用前景。

碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法通常有原位聚合法、溶液共混法和熔体共混法。原位聚合法是利用碳纳米管表面的官能团参与聚合或利用引发剂打开碳纳米管的π键，使其参与聚合反应而达到与有机相的良好相容。溶液共混一般是把碳纳米管分散到聚合物的良溶剂中，再将聚合物溶入其中，而后加工成型并将溶剂清除，从而制得复合材料。融体共混法是把碳纳米管与聚合物基体材料在大于基体材料熔点的温度下熔融并均匀混合而得到碳纳米管/聚合物复合材料。

这些制备方法所得到的碳纳米管/聚合物复合材料的电阻通常较大。各碳纳米管间没有形成良好的导电网络，有些相邻碳纳米管之间间距较大，相互间接触性较差，因而不能充分发挥碳纳米管的优良导电性及导热性能。

因此，提供一种碳纳米管间相互接触良好的碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法十分必要。

发明内容

以下将以实施例说明一种碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法。

一种碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法，其包括以下步骤：提供一碳纳米管基膜及一预聚合高分子溶液；将碳纳米管基膜放置于一容器底部，并将该预聚合高分子溶液倒入该装有碳纳米管基膜的容器内；使得预聚合高分子溶液发生聚合反应并与碳纳米管基膜进行复合，从而形成碳纳米管/聚合物复合材料。

一种碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法，其包括以下步骤：第一步，提供一碳纳米管基膜及一预聚合高分子溶液；第二步，将碳纳米管基膜放置于一容器底部，并将该预聚合高分子溶液倒入该装有碳纳米管基膜的容器内；第三步，使得预聚合高分子溶液发生聚合反应并与碳纳米管基膜进行复合，从而形成第一层碳纳米管/聚合物复合材料；第四步，在上述形成的第一层碳纳米管/聚合物复合材料的聚合物层表面放置另一层碳纳米管基膜，并再倒入一定量预聚合高分子溶液，使该预聚合高分子溶液发生聚合反应，并与该另一层碳纳米管基膜及第一层碳纳米管/聚合物复合材料的聚合物层表面进行复合，形成第二层碳纳米管/聚合物复合材料；第五步，在第四步的基础上重复第四步，得到多层碳纳米管/聚合物复合材料。

与现有技术相比较，本技术方案碳纳米管基膜中碳纳米管之间连接充分，使得制备的碳纳米管/聚合物复合材料导电层导电性能与导热性能良好，电导率达到了120西门子/米，比普通碳纳米管/聚合物复合材料的电导率约高了两个数量级；另外，碳纳米管基膜之间紧密填充有高分子材料，使得碳纳米管之间连接稳定，也使得碳纳米管基膜与高分子材料层连接牢固，比现有技术性能更为优良。本技术方案还可以重复制作碳纳米管/聚合物复合材料的步骤，制备出多层碳纳米管/聚合物复合材料。

附图说明

图1是本技术方案碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法的流程示意图。

图2是依据本技术方案第一实施例制得的碳纳米管/PMMA单面导电复合薄膜的正面扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)照片。

图3是依据本技术方案第一实施例制得的碳纳米管/PMMA单面导电复合薄膜的侧面扫描电子显微镜(SEM)照片。

图4是依据本技术方案第一实施例制得的碳纳米管/PMMA单面导电复合薄膜在77K低温环境下的电流-电压曲线。

图5是依据本技术方案第一实施例制得的碳纳米管/PMMA单面导电复合薄膜297K室温环境下的电流-电压曲线。

图6是依据本技术方案第一实施例制得的碳纳米管/PMMA单面导电复合薄膜420K高温环境下的电流-电压曲线。

图7是依据本技术方案第二实施例制得的碳纳米管阵列/PMMA单面导电复合薄膜的侧面扫描电子显微镜(SEM)照片。