[发明专利]一种高取向碳纳米管复合预制体及其制备方法

权利要求书

1.一种高取向碳纳米管复合预制体的制备方法，其特征在于：

第一步，准备无规取向的碳纳米管薄膜；

第二步，将所述的无规取向的碳纳米管薄膜与树脂进行复合，采用溶液浸渍法或熔融浸渍法制备碳纳米管复合预制体；

第三步，对碳纳米管复合预制体一次牵伸提高碳纳米管取向度，一次牵伸所用夹头间碳纳米管复合预制体的长度与宽度比不低于3，牵伸率为30%～45%，牵伸在温度箱内进行，加热温度应低于树脂凝胶温度20℃以上；牵伸速度为0.1～0.5mm/min。

2.根据权利要求1所述的一种高取向碳纳米管复合预制体的制备方法，其特征在于：所述的碳纳米管薄膜采用气相沉积方法进行制备；该碳纳米管薄膜由几十至几百层厚度不低于0.1μm的碳纳米管薄层构成，碳纳米管在薄膜面内二维分布，无规取向，不沿厚度分布。

3.根据权利要求1所述的一种高取向碳纳米管复合预制体的制备方法，其特征在于：所述的溶液浸渍法制备碳纳米管复合预制体，该过程包括以下步骤：

（a）将树脂溶于溶剂配成树脂溶液，所述树脂溶液的浓度低于5g/L，树脂溶液的粘度至少低于1Pa·s；所述的树脂为聚乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚氨酯、环氧树脂、双马树脂、氰基树脂、酚醛树脂和聚酰亚胺中的任意一种；溶剂为乙醇、丙酮、苯、甲苯、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的一种或者两种以上的混合；

（b）将碳纳米管薄膜浸入所述树脂溶液中保持5～30分钟；

（c）加热烘干碳纳米管薄膜获得碳纳米管复合预制体；对于热固性树脂，烘干温度要低于热固性树脂的凝胶温度；对于热塑性树脂，烘干温度要低于热塑性树脂的热分解温度。

4.根据权利要求1所述的一种高取向碳纳米管复合预制体的制备方法，其特征在于：所述的熔融浸渍法制备碳纳米管复合预制体，过程如下：

首先加热树脂体系，保证树脂体系粘度低于0.5Pa·s，或者加热温度应低于树脂凝胶温度20℃以上，保证树脂具有良好的流动性，同时不会凝胶；将碳纳米管薄膜浸入加热的树脂体系中，放置15分钟；取出浸渍树脂的碳纳米管薄膜，制备得到碳纳米管复合预制体。

5.根据权利要求1所述的一种高取向碳纳米管复合预制体的制备方法，其特征在于：所述的一次牵伸后的碳纳米管复合预制体进行热压处理，然后进行二次牵伸。

6.根据权利要求5所述的一种高取向碳纳米管复合预制体的制备方法，其特征在于：所述二次牵伸的牵伸率低于一次牵伸的牵伸率。

7.根据权利要求5或6所述的一种高取向碳纳米管复合预制体的制备方法，其特征在于：所述二次牵伸的牵伸率为5～15%。

8.根据权利要求5所述的一种高取向碳纳米管复合预制体的制备方法，其特征在于：所述热压处理的温度应低于树脂固化温度20℃以上，压力0.5～2MPa。

9.一种高取向碳纳米管复合预制体，其特征在于：由极化拉曼光谱测定的取向度（I_G///I_G⊥）为6.2～9.8，碳纳米管质量百分含量40%～65%。