[发明专利]一种碳纳米管/石墨烯柔性薄膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种碳纳米管/石墨烯柔性薄膜的制备方法，通过将碳纳米管和石墨烯分别以低浓度分散在表面活性剂的水溶液中，再通过絮凝、过滤成型等步骤，得到含有石墨烯层和碳纳米管层的柔性薄膜。该薄膜碳纳米材料含量高，导电性能优异(≤10Ω/sq)，耐揉搓和浸泡，并具有良好的柔性。

技术领域

本发明涉及纳米导电材料技术领域，具体涉及一种碳纳米管/石墨烯柔性薄膜的制备方法。

背景技术

碳纳米管及石墨烯作为性能优异的碳纳米材料，是研究和产业应用关注的热点。碳纳米管具有质轻、高强度、高模量、可功能化的表面等特征，是发展轻质、高强、抗冲击复合材料的理想增强材料。作为导电材料，可使复合材料具有抗静电、电磁屏蔽等多种性能。

石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯具有与众不同的光、电、磁、热、力学等特性。片状石墨烯由于传导结构特殊，在电、热传导方面具有很大的优势；随着研究的深入，石墨烯的性质和应用范围也在不断拓展，可广泛用于晶体管、传感器、光伏电池、透明导体、复合物、触摸屏和高频电子设备等不同领域。将粉末状的纳米材料制备成膜层的方式，充分发挥其优异的性能，是一个重要的应用研究方向。目前可大规模制备碳材料导电膜的方法主要有以下几种：

(1)利用化学气相沉积法制备得到透明石墨烯电热膜，但此种工艺复杂、产品不耐弯折揉搓。

(2)利用印刷或涂布方法，将碳纳米管/石墨烯粉体与高分子树脂混合浆料，涂覆、干燥成膜。此种工艺制得电热膜偏厚，电阻偏高。

(3)利用电泳工艺，将含石墨烯的电泳浆料沉积在金属衬底上得到石墨烯导电高分子膜，再进行刻蚀、覆膜得到石墨烯电热膜。此种工艺复杂、效率低，制备过程不环保。因此需要提供一种导电、导热功能良好的碳纳米管/石墨烯复合薄膜。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纳米管/石墨烯柔性薄膜的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种碳纳米管/石墨烯柔性薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳纳米管分散在表面活性剂的水溶液中，得到碳纳米管分散液；

将石墨烯分散在表面活性剂的水溶液中，得到石墨烯分散液；

优选地，通过卧式研磨机将碳纳米管粉末进行分散，通过细胞破碎仪将石墨烯进行分散。

优选地，所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、甜菜碱型两性表面活性剂中的至少一种。

优选地，所述表面活性剂的水溶液的质量浓度为0.5‰～2.5‰。

优选地，所述碳纳米管分散液中，碳纳米管与表面活性剂的水溶液的质量比为1:(150～800)。

优选地，所述石墨烯分散液中，石墨烯与表面活性剂的水溶液的质量比为1:(150～800)。

(2)将所述石墨烯分散液与高分子树脂乳液混合后得到石墨烯混合液，向所述石墨烯混合液中加入絮凝剂的水溶液，混合后得到石墨烯悬浮液；

将所述碳纳米管分散液与高分子树脂乳液混合后得到碳纳米管混合液，向所述碳纳米管混合液中加入絮凝剂的水溶液，混合后得到碳纳米管悬浮液；

优选地，将所述石墨烯分散液或碳纳米管分散液与高分子树脂乳液混合后，搅拌0.5～1h。

优选地，所述石墨烯混合液中，高分子树脂与石墨烯的质量比为(0.2～1.5):1；所述碳纳米管混合液中，高分子树脂与碳纳米管的质量比为(0.2～1.5):1。