[发明专利]碳基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳基复合材料的制备方法；将改性碳纳米管研磨并分散在无水乙醇中，得到改性碳纳米管悬浮液；将高分子树脂溶解在所述改性碳纳米管悬液中，加入硬化剂，超声振荡与搅拌，干燥，得到碳基复合材料。其中，改性碳纳米管由11‑羰基‑Β‑乙酰乳香酸改性碳纳米管；制得的碳基复合材料具有较高力学性能以及优良的导热性与导电性能，使其在燃料电池双极板中具有广泛的应用。

技术领域

本发明属于碳基材料技术领域，具体涉及一种碳基复合材料的制备方法。

背景技术

碳纳米管由于其独特的力学、电学、光学性能，以及在纳米尺度上的良好性能，所以被广泛地应用在分子筛、药物输运、粒子交换、海水淡化等方面。作为碳纳米管宏观材料的主要代表，碳纳米管膜既保留了碳纳米管的微观性状，又具有良好的机械性能、稳定的化学性能等优点。碳纳米管的制备和应用，得到国内外学者的广泛关注。

碳纳米管具有类似高分子的结构，与其复合并形成完整的结合界面，可以得到性能优异的复合材料。碳纳米管和聚合物形成的复合材料的性能也取决于碳纳米管的负载量，碳纳米管通过功能化处理可以增加其在复合材料中的比重，与没有功能化的碳纳米管相比，其在复合材料中的分散性有了显著的提高，同时碳纳米管的进入也可以增强复合材料的机械性能。现有技术如公开号CN109851776A公开了一种聚芳醚酮/碳纳米管复合材料及其制备方法和聚芳醚酮/碳纳米管复合材料薄膜；其采用原位聚合的方式将碳纳米管填充到聚芳醚酮基体中，碳纳米管与聚合物分子链中的芴共轭结构形成π-π堆积作用，有利于碳纳米管在聚芳醚酮基体中分散，进而使制备得到的聚芳醚酮/碳纳米管复合材料具有较好的导热性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较高力学性能以及优良的导热性与导电性能的碳基复合材料，使其在燃料电池双极板中具有广泛的应用。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种碳基复合材料，包括改性碳纳米管和高分子树脂；

其中，改性碳纳米管由11-羰基-Β-乙酰乳香酸改性碳纳米管；

高分子树脂为聚酰亚胺、环氧树脂、双马树脂、酚醛树脂、聚丙烯酸树脂中的一种或几种混合。

本发明采用11-羰基-Β-乙酰乳香酸改性碳纳米管得到改性碳纳米管，并将其作为碳基复合材料的成分，与高分子树脂复合制得碳基复合材料，其提高了碳基复合材料的力学性能，使其具有较高的冲击强度与弯曲强度；同时提高了碳基复合材料的热导率与导电性能，可能是因为改性碳纳米管能与高分子树脂牢固结合，进而得到性能优良的碳基复合材料，使其在燃料电池双极板中具有广泛的应用。

本发明还公开了碳基复合材料在制备燃料电池双极板中的用途。

本发明还公开了一种碳基复合材料的制备方法，包括：

将改性碳纳米管研磨并分散在无水乙醇中，得到改性碳纳米管悬浮液；

将高分子树脂溶解在改性碳纳米管悬液中，加入硬化剂，超声振荡与搅拌，干燥，得到碳基复合材料。

进一步地，改性碳纳米管、高分子树脂与硬化剂的重量比为1.8～2.5:1:0.2～0.4。

更进一步地，硬化剂为偶苄基二甲胺、二乙烯三胺、均苯四甲酸二酐中的一种。

进一步地，改性碳纳米管的制备方法为：将多壁碳纳米管倒入烧杯混酸溶液中，球磨，得到球磨后的酸化碳纳米管；

将11-羰基-Β-乙酰乳香酸与球磨后的碳纳米管混合均匀，加入催化剂，超声、回流、过滤、洗涤、干燥，得到改性碳纳米管。

更进一步地，混酸溶液中硫酸与硝酸的体积比为2～4:1，使碳纳米管羧基化，产生较多的活性基团，进而为其改性奠定基础。