[发明专利]一种高强度碳纳米管导电纸及制备方法

说明书

本发明一种高强度碳纳米管导电纸及其制备方法，其特点是将碳纳米管利用金属锡活化，然后在静电作用下将活化的碳纳米管覆载在滑石粉上，通过滑石粉的分散将碳纳米管均匀分散于纸浆中，在和纸浆搅拌混合、成形制得碳纳米管导电纸，通过覆载在滑石粉上，提高了碳纳米管在溶液中的分散性，使得其更易于分散于纸纤维之间，使碳纳米管的导电性和增强性得以充分发挥。

技术领域

本发明具体涉及特种纸技术领域，特别是涉及一种高强度碳纳米管导电纸及制备方法。

背景技术

造纸工业是发达国家国民经济十大支柱性产业之一。激光产业的出现推动了光电产业的发展，是信息产业的支柱产业。经过多年快速增长，我国造纸行业2012年后也逐渐步入成熟阶段，生产量、消费量增长率逐渐放缓，2015年总生产量已达10,710万吨，年增长率仅为2.29%，远低于2006年至2015年期间5.71%的年均增长水平。我国目前造纸企业有6000家以上。近年来我国造纸工业的发展进入成熟期。

碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。在纳米技术、电子、光学及材料科学和技术领域具有 重要应用价值。特别是优异的的电传导、热传导和机械性能，使碳纳米管在许多领域有广泛 的应用空间。碳纳米管的导电性能接近超导体，理论最大电流承载能力达到4 × 109 A/cm 2 ，电流通过密度是铜导线的 1,000 倍。在现在的生产和科研中具有重要的研究价值。导电纸是一种具有导电特性的功能纸,广泛应用于防静电材料、传感器、电极、电容器、电化学材料等领域。

导电纸是一种具有良好导电性能的纸。其导电性对外界环境的湿度变化不敏感，具有较高的抗张和撕裂强度。使用化学木浆抄造。纸浆中加入一些导电物质，如导电炭黑或乙炔炭黑等。也可以加入少量导电性能良好的金属粉末或金属化纤维，或者在原纸表面喷涂金属、金属氧化物等。

可用作热电照相纸、电敏纸和电印刷纸等。碳纤维导电纸是将碳纤维和其他纤维或者粉末材料在溶剂中充分分散，抄成纸张烘干而得到。为了使纤维之间交织得更充分，通常要加入有机化合物，如聚乙烯醇、聚亚酰胺等粘合剂和阳离子补强剂，以增加纤维之间的结合力；同时碳纤维的含量也可以在很宽的范围内调节。具有化学稳定性好，热稳定性好，耐腐蚀，有多孔质通透性好，能保障燃料气体供给和副产物的顺利排出，并且具有制作成本低的特点。

目前碳纳米管复合导电纸的制备方法有：溶液共混法、原位复合法、熔融共混法三种常用方法。但最终这些方法制备的导电纸其导电性能并不像金属导电材料那样具有很低的电阻率，当碳纳米管加入的量增多时，还会影响聚合物混合体系的粘度以及力学和机械性能。同时由于碳纳米管极易团聚，进行混合时分散性不好，导致纳米材料很难在复合材料中形成有效的导电通路。因此上述制备方式，很难获得理想的碳纳米管导电复合材料。

发明内容

针对目前碳纳米管导电纸中碳纳米管存在分散困难的缺陷,本发明的目的是提供一种高强度碳纳米管导电纸的制备方法，解决了现有技术中碳纳米管导电纸混合时的分散性不高的问题。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种高强度碳纳米管导电纸的制备方法，操作步骤如下所示：

1）将碳纳米管与锡粉以质量比100:0.1-0.5置于石墨坩埚，在抽真空状态下，缓慢升温至250-300℃，保温1-2h使锡浸润碳纳米管活化，然后降温至室温；

2）将步骤1）活化的碳纳米管取出，与滑石粉以质量比100:5-10送入静电场中进行静电处理,使活化的碳纳米管粘附于滑石粉表面,得到碳纳米管-滑石粉负载体系;

3)将步骤2）得到的碳纳米管-滑石粉负载体系与碳黑、碳纤维加入纸浆中分散，抄造得到高强度碳纳米管导电纸。

进一步地，所述步骤2）中的滑石粉，片径大于50μm，径厚比大于10。