[发明专利]一种镀镍碳纳米管增强PDMS复合薄膜导电性能的制备方法及其产品

说明书

本发明公开了一种镀镍碳纳米管增强PDMS复合薄膜导电性能的制备方法及其产品，属于镀镍碳纳米管增强聚合物复合材料的技术领域，所述制备方法包括以下步骤：预处理碳纳米管，制得氧化碳纳米管；所述氧化碳纳米管通过化学沉积法镀镍，制得MWCNT‑Ni复合材料；所述MWCNT‑Ni复合材料通过溶剂法分散在PDMS基体中，制得PDMS/MWCNT/Ni复合薄膜；本发明以镀镍碳纳米管作为聚合物复合材料的填充剂，在PDMS基质中显示出比纯碳纳米管更优异的分散性，且导电性在一定程度上有所提高。

技术领域

本发明属于镀镍碳纳米管增强聚合物复合材料的技术领域，具体涉及一种镀镍碳纳米管增强PDMS复合薄膜导电性能的制备方法及其产品。

背景技术

近年来，将导电纳米材料引入聚合物基体中的新型多元复合材料的开发已成为引人入胜的研究主题，比如硅树脂聚合物(PDMS)可以通过填充纳米导电颗粒来获得优异的拉伸性和高导电性。多种纳米填料包括金属颗粒、含碳衍生物材料(炭黑(CB)、石墨烯、碳纤维、碳纳米管)、金属纤维等，而碳纳米管由于其较高的电导率和优异的长径比显得非常有吸引力，常常被作为理想的的复合材料添加剂，将碳纳米管均匀分散到PDMS基质中可制备出结构均一，具有高导电率且性能稳定的的柔性薄膜材料。

但碳纳米管管束内部高度极化且管壁光滑，在碳纳米管增强的纳米复合材料中，原始MWCNT往往趋向于聚集成束，导致复合材料高度的各向异性从而损害其性能。因此，控制MWCNT在聚合物基质中的有效分散是关键的问题之一。

除了具有强大的内聚力外，碳纳米管光滑侧壁导致碳纳米管与聚合物基质之间的界面相互作用非常弱，聚合物很容易沿着碳纳米管表面滑移，这也会严重影响复合材料的性能。

因此，以MWCNT为导电填料来制备纳米聚合物复合材料时，必须解决的技术问题是MWCNT在聚合物基体中易团聚缠结和两者之间较弱的界面结合问题，一种镀镍碳纳米管增强PDMS复合薄膜导电性能的制备方法及其产品有待研究。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种镀镍碳纳米管增强PDMS复合薄膜导电性能的制备方法及其产品。

为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种镀镍碳纳米管增强PDMS复合薄膜导电性能的制备方法，包括以下步骤：

1)预处理碳纳米管，制得氧化碳纳米管；

2)所述氧化碳纳米管通过化学沉积法镀镍，制得MWCNT-Ni复合材料；

3)所述MWCNT-Ni复合材料通过溶剂法分散在PDMS基体中，制得PDMS/MWCNT/Ni复合薄膜。

进一步的，步骤1)中，氧化碳纳米管的制备方法为：将碳纳米管置于无水乙醇中，制得分散液，通过超声破碎处理破碎分散液中的碳纳米管，然后抽滤洗涤，将破碎后的碳纳米管置于硝酸溶液氧化处理，最后经去离子水洗涤至中性并干燥，即得。本发明后续所有经去离子水洗涤至中性的步骤均是便于后续步骤的进行，降低pH的负影响。

进一步的，步骤1)中，超声破碎处理的调节功率为200-300W，超声破碎处理的时间为30-60min；硝酸溶液中硝酸的浓度为4-5.6mol/L，碳纳米管在分散液中的浓度为0.15-0.3g/L，氧化处理的反应温度为70-85℃，氧化处理的反应时间为1-2h，碳纳米管在硝酸溶液中的浓度为0.15-0.3g/L。上述参数中超声破碎处理的步骤属于本方案独创的技术方案，且技术参数合理可行，通过对碳纳米管进行超声预破碎处理，促使碳纳米管在溶液中达到可以更好的分散，有利于后续Sn-Pd活性位点的均匀沉积。若使用不在该范围内的技术参数，比如超声功率过高则会导致碳纳米管产生更多的缺陷，影响材料性能，功率过低则无法达到良好的分散效果。