[发明专利]一种掺杂定向碳纳米管的复合材料制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料制备领域，特别是涉及一种掺杂定向碳纳米管复合材料的制备方法。

背景技术

碳纳米管，它是采用电弧、激光等技术将石墨片按照一定螺旋角加工卷曲而成、直径为纳米级的管状物质。它有着非常大的长径比，优异的物理特性，其抗拉强度是钢的100倍。沿着长度方向的热交换性能很高，而相对的其垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。通过少量添加是改善橡胶、塑料及化工方面等物理性能理想的添加材料，有着非常广阔的应用前景。

由于碳纳米管本身有着较强的线性特征，其在基体中定向的好坏程度直接影响了所制备复合材料的性能。目前，在复合材料中的碳纳米管定向技术大多是先将碳纳米管与基体材料混合以后再采用一定技术手段实现碳纳米管的扭转和定向。而基体材料又存在较大的粘度系数，碳纳米管难以在其中顺利扭转以至难以达到产品所要求的定向程度。

中国发明专利CN201310667316提供了一种利用双层高分子膜夹持改性碳纳米管分散液，通过热压处理得到定向碳纳米管的方法。该种方法虽能制备含有一定取向度的薄膜状碳纳米管复合材料，但受薄膜形状限制，应用领域较为狭小。

中国发明专利CN201410012861提供了一种将转杆插入混合物中转动形成流场定向碳纳米管的定向排列碳纳米管复合材料的制备方法。改种方法虽有工艺简单的特点，但碳纳米管在基体中的定向程度较差，而且在搅拌过程中易发生团聚。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种定向程度良好并可得到任意厚度的掺杂定向碳纳米管的复合材料制备方法。

本发明所采用的技术方案是：一种掺杂定向碳纳米管的复合材料制备方法，其配方为碳纳米管和基体材料，具体比例根据生产需要确定。

其制备工艺包括以下步骤：

(1)使气相分散的碳纳米管气流在碳纳米管风道中通过高压阴极金属网并进入匀强电场，碳纳米管在静电力作用下发生扭转从而在匀强电场中完成定向；

(2)定向后的碳纳米管落入与电场方向垂直接收盘中；

(3)雾化后的基体材料在气流带动下，从基体材料风道落入接收盘；

(4)工作过程中，接收盘延固定方向匀速转动，分别从两只风道接收定向的碳纳米管和基体材料微粒；

(5)当接收盘中混合物累积到需要厚度时即可完成掺杂定向碳纳米管复合材料的制备。

本发明的有益效果是，提供了一种定向程度良好并可得到任意厚度的掺杂定向碳纳米管的复合材料制备方法。

附图说明

附图是本发明制备装置示意图。

图中：1.碳纳米管风道，2.基体材料风道，3.接收盘，4.转轴，5.底座，6.接地电极板，7.高压负极金属网。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

本发明提供了一种掺杂定向碳纳米管的复合材料制备方法，其配方为碳纳米管和基体材料，具体比例根据生产需要确定。

其制备工艺包括以下步骤：

(1)使气相分散的碳纳米管气流在碳纳米管风道(1)中通过高压阴极金属网(7)并进入匀强电场，碳纳米管在静电力作用下发生扭转从而在匀强电场中完成定向；

(2)定向后的碳纳米管落入与电场方向垂直接收盘(3)中；

(3)雾化后的基体材料在气流带动下，从基体材料风道(2)落入接收盘(3)；

(4)工作过程中，接收盘(3)延固定方向匀速转动，分别从两只风道接收定向的碳纳米管和基体材料微粒；

(5)当接收盘(3)中混合物累积到需要厚度时即可完成掺杂定向碳纳米管复合材料的制备。