[发明专利]一种碳纳米管的绝缘改性方法及其应用

说明书

本发明公开了一种碳纳米管的绝缘改性方法及其应用。一种碳纳米管的绝缘改性方法，包括以下步骤：S1.将碳纳米管分散至乙醇和水形成的混合溶剂中；S2.调整步骤S1所得混合物的pH至8.5‑9.5；S3.将硅源加入步骤S2的产物中；S4.将步骤S3所得混合物密封后，充分搅拌；S5.将步骤S4的产物过滤后洗涤干燥即得。本发明的碳纳米管的绝缘改性方法能够制备出具有不同绝缘层厚度的绝缘改性的碳纳米管，制备方法简单、易于调节。

技术领域

本发明属于绝缘导热材料制备技术领域，具体涉及一种碳纳米管的绝缘改性方法及其应用。

背景技术

碳纳米管(Carbon nanotubes，简称CNTs)是一种具有特殊结构 (径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级)的一维量子材料。碳纳米管具有良好的传热性能，由于具有非常大的长径比，其径向方向热量传递效率极高，而其垂直方向的热交换性能较低，因此，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管，该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。然而由于碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域π键，共轭效应显著，因此碳纳米管具有极高的电导率，需要通过一些特殊的处理才能应用于绝缘导热领域。

二氧化硅是一种无机物，化学式为SiO₂，硅原子和氧原子长程有序排列形成晶态二氧化硅，短程有序或长程无序排列形成非晶态二氧化硅。由于二氧化硅结构中无自由电荷，因此绝缘性能极强，通常被用作绝缘层，以增强物质的绝缘性。

纳米材料的表面处理，如偶联剂改性、核壳结构，可以影响其本身的理化性质、表面能以及分散性等。溶胶－凝胶法是一种表面处理方法，具体是指用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，有些纳米或微米材料就是将上述凝胶经过干燥、烧结固化制备的。

但是现有方法中，难以将二氧化硅与碳纳米管均匀复合，进而形成具有极高绝缘性，同时具有优异导热性能的微纳材料。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是发明一种碳纳米管的绝缘改性方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种碳纳米管的绝缘改性方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将碳纳米管分散至乙醇和水形成的混合溶剂中；

S2.调整步骤S1所得混合物的pH至8.5-9.5；

S3.将硅源加入步骤S2的产物中；

S4.将步骤S3所得混合物密封后，充分搅拌；

S5.将步骤S4的产物过滤后洗涤干燥即得。

优选的，步骤S1中，所述混合溶剂中，乙醇和水的体积比为 1:(20-25)。

优选的，步骤S1中，碳纳米管质量和混合溶剂的质量体积比约为 1-5mg/1mL。

优选的，步骤S1中，分散方式为超声分散。

优选的，超声分散的条件是，频率为24-40kHz，时间为30-60min，功率为300-400W。

优选的，步骤S2中，用氨水调节pH。

优选的，步骤S3中硅源为正硅酸乙酯。

优选的，正硅酸乙酯添加速率为，0.03-0.06mL/min。

优选的，步骤S3中添加正硅酸乙酯的量与碳纳米管的比例为(3～6) mL/g。