[发明专利]聚苯胺@碳纳米管导电压敏复合材料及其应用

权利要求书

1.聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料，其特征在于：所述聚苯胺与碳纳米管之间通过π-π堆积的形式相结合。

2.根据权利要求1所述的聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料，其特征在于：通过以下步骤制备得到：

①制备氨基芘碳纳米管复合材料：称取适量碳纳米管，加入到1-氨基芘的DMF溶液中，超声分散、搅拌，使二者充分反应；微孔滤膜过滤、洗涤、烘干，得到氨基芘-碳纳米管复合材料；

②原位接枝聚苯胺导电聚合物：将步骤①得到的氨基芘碳纳米管复合材料分散到1mol/L的HCl溶液中，再加入适量苯胺，超声分散；冰水浴磁力搅拌的条件下，加入氧化剂的盐酸溶液，反应一段时间，得到聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料。

3.根据权利要求2所述的聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料，其特征在于：还包括下述步骤：③聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料的性能优化：将步骤②得到的产物用水和无水乙醇反复过滤、洗涤后，加入到酸溶液中，搅拌以进行二次掺杂；然后洗涤去除过量的酸，真空干燥，研磨，得到优化后的聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料。

4.根据权利要求2或3所述的聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料，其特征在于：所述步骤①中碳纳米管和1-氨基芘的质量比为10:1～10:3；所述步骤②苯胺与氨基芘碳纳米管复合材料的质量比为200:1-30:1，所述氧化剂为过硫酸铵，过硫酸铵与苯胺的质量比为2:1-3:1。

5.根据权利要求4所述的聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料，其特征在于：所述步骤①中微孔滤膜的孔径为0.45μm；所述超声分散的时间为20-40min，所述搅拌时间为3-5h；所述步骤②中超声分散的时间为10-20min，所述加入氧化剂的时间为20-40min，所述加入氧化剂后的反应时间为12-24h。

6.根据权利要求3所述的聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料，其特征在于：所述酸溶液为盐酸、硫酸、苯磺酸、樟脑磺酸等质子酸；所述进行二次掺杂的搅拌时间为2-4h；所述真空干燥的温度为50-70℃，所述真空干燥的时间为12-24h。

7.根据权利要求1所述的聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料，其特征在于：通过以下步骤制备得到：

①制备氨基芘碳纳米管复合材料：称取0.05g碳纳米管，加入到20mL的10mmol/L1-氨基芘DMF溶液中，室温下超声30min，然后磁力搅拌4h；微孔滤膜过滤、洗涤、烘干，得到氨基芘碳纳米管复合材料；

②原位接枝聚苯胺导电聚合物：将步骤①得到的氨基芘碳纳米管复合材料分散到40mL1mol/L的HCl溶液中，再加入1mL苯胺，超声分散15min；冰水浴磁力搅拌条件下，30min内逐滴加入0.2mol/L过硫酸铵溶液50mL，0～5℃下搅拌反应24h；得到聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料；

③聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料的性能优化：将步骤②得到的产物用水和无水乙醇反复过滤、洗涤至滤液为无色；将其加入到1mol/L的硫酸溶液中，搅拌3h进行二次掺杂，再用水洗涤除去过量的硫酸；产物在60℃下真空干燥24h，研磨，即得性能优化后的聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料。

8.根据权利要求2所述的聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料的应用，其特征在于：将其制备成为压敏传感器。

9.根据权利要求8所述的聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料的应用，其特征在于：所述压敏传感器包括电源、转换元件和压敏器件，所述电源与转换元件相连以供电，所述压敏器件与转换元件相连从而将压敏信号转换为显示信号；所述压敏器件采用聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料制备得到，所述转换元件为万用表或计算机。

10.根据权利要求8所述的聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料的应用，其特征在于：所述压敏器件的制备方法包括以下几种：(1)由聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料压制成型，(2)将聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料涂覆或压制到片状或层状导电材料的表面；(3)将聚苯胺碳纳米管导电压敏复合材料作为填料，添加到环氧树脂、聚氨酯、水泥、混凝土等基体；所述压敏传感器的应用领域包括高速公路的车辆称重、城市交通的违章监测系统以及混凝土结构的无损检测。