[发明专利]一种聚合物基纳米复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种聚合物基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将碳材料粉体分别进行水浴超声波分散处理；

步骤二：配制偶联剂溶液和银纳米颗粒前驱体溶液，所述银纳米颗粒前驱体为硝酸银；

步骤三：将碳材料和偶联剂溶液混合，先进行磁力搅拌五分钟，之后利用超声分散方法，使偶联剂均匀包覆在碳材料表面，形成偶联剂包覆层；所述偶联剂为苄硫醇，苄硫醇同时也作为还原剂；

步骤四：利用溶胶凝胶法，将银纳米颗粒前驱体溶液逐滴加入上述混合溶液中，并混合均匀；

步骤五：将上述混合溶液进行磁力搅拌，搅拌时间为48小时，使反应充分进行，反应完毕之后，将所得混合溶液离心处理，并用乙醇溶液洗涤3-5次，之后在60℃烘箱内进行干燥处理12小时，获得经过银纳米颗粒包覆处理的碳材料；也即在溶液环境下，直接在碳材料表面还原得到银纳米颗粒，并均匀附着在碳材料表面；

步骤六：将经过步骤五后获得的碳材料粉末与聚合物基体进行混合，选择粉末直接共混法使基体和填料混合均匀，之后运用热压成型工艺，将混合粉末加入到热压磨具中，加热后保压成型，获得聚合物基复合材料；

步骤七：步骤五之后，也可采用溶液混合法，将获得的碳材料粉末与可溶于水的聚合物基体在溶液环境下混合，之后利用流延法制备获得薄膜试样；

所述碳材料为多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、纳米碳纤维、石墨片、石墨烯材料，以及其中多种碳材料的混合材料；所述聚合物基体为聚酰亚胺或聚乙烯醇。

2.根据权利要求1所述聚合物基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物基纳米复合材料中经银纳米颗粒包裹处理的碳材料的体积分数为10~20%，聚合物基体的体积分数为80~90%。

3.根据权利要求2所述聚合物基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述多壁碳纳米管直径为30-50nm，长度为1-2µm，所述单壁碳纳米管直径1nm-20nm，长度为1-2µm，所述纳米碳纤维直径为100~150nm，长度为3-5µm，所述石墨片的厚度为200nm，直径为3~4µm，所述石墨烯厚度为2-5nm，直径为2-3µm，所述包覆层银纳米颗粒的粒径为5-10nm。

4.根据权利要求1所述聚合物基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述经过银纳米颗粒包覆处理的碳材料与聚合物基体可通过粉末直接共混法、溶液混合法进行复合，并通过热压成型工艺或者流延成型工艺制备出可测试样品。

5.根据权利要求1所述聚合物基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述溶胶凝胶法为在液体环境下制备纳米材料的方法，其步骤为在常温或加热的条件下，在乙醇溶液环境中，逐一加入反应前驱体和还原剂材料，并利用磁力搅拌方法使反应物充分混合和反应。

6.根据权利要求1所述聚合物基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，配制偶联剂溶液和银纳米颗粒前驱体溶液，均采用99.7%无水乙醇作为溶剂进行配制。

7.根据权利要求1所述聚合物基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述热压法成型工艺的步骤为：将混合粉末加入热压模具中，在温度为250℃的环境下施加50MPa压力，并保压25分钟。