CN106756274A - 一种碳纳米管铝基复合材料的制备方法 - Google Patents

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张炳荣
陈乐栋
张冬梅
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Abstract

一种碳纳米管铝基复合材料的制备方法，制备步骤如下：1）碳纳米管浆料制备；2）碳纳米管铝基复合基料的制备；3)碳纳米管铝基复合坯锭的制备；4)熔炼。特别工艺取得碳纳米管浆料，通过聚苯乙烯磺酸锂作用和以对碳纳米管进行很好的分散，使得谈纳米管浆料取得很好的稳定性。采用聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇作为复合发泡剂可以大大提高产品固化效果，通过高温烧结、熔炼的过程使得碳纳米管浆料与铝粉能够更好的融合反应，使得最终的碳纳米管铝基复合材料具有极好的导电效果。适用于多种电池电容领域的应用，可大幅扩大使用范围。

Description

一种碳纳米管铝基复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种碳纳米管铝基复合材料的制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，散热、防腐在各个领域都有着极大的需求。铝质材料具有散热重量轻、散热性能好，节能效果好可再生利用等特点。在散热、保温、外装饰等领域因其优越的性能被广泛应用于：机械、汽车、风力发电、工程机械、空压机、铁路机车、家用电器等行业领域。
但是目前的铝箔还普遍存在导电效果差，导热性能不佳的缺陷。纳米管具有硬度、耐热性强，并且具有卓越的导热性能。纳米管既可以用作金属导电体，具有导电性能超强的优点。目前，关于铝材与碳纳米管复合材料的研发越来越受到世界各国研究人员的关注。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种碳纳米管铝基复合材料的制备方法，采用独特配方及工艺，所制得的成品导电性能极佳，可广泛应用于各个领域。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种碳纳米管铝基复合材料的制备方法，其中，制备方法如下：
1)碳纳米管浆料制备：
按质量份数计，将2～4份的聚苯乙烯磺酸锂加入到80～90份去离子水中进行搅拌混合，混合时间为1～3H，混合速率：120～200R/min，再加入1～9份的碳纳米管进行搅拌混合，混合时间为1～1.5H，混合速率：220～300R/min，最后加入0.1～0.8份的乙醇进行搅拌混合，混合时间为3～6H，混合速率：550～700R/min，混合完成得碳纳米管浆料；
2)碳纳米管铝基复合基料的制备：
按质量份数计，将10～50份碳纳米管浆料、40～100份铝粉、0.5～3份聚乙烯吡咯烷酮和1～2份聚乙烯醇按照放入到高能球磨机中混合均匀，高能球磨机球料比为1:1～10:1，转速为200～400rpm，球磨时间为1～3H，球磨气氛为真空，混合后自然冷却至常温，制得复合基料；
3)碳纳米管铝基复合坯锭的制备：
将复合基料放入真空热压炉中进行烧结致密化，真空热压炉的烧结温度为400～500℃，烧结时间为3～9h，真空度为10-1Pa～10-4Pa，热压压力为100～500MPa，制得复合坯锭；
4)熔炼：
将复合坯锭在700～1000℃温度下进行高温熔炼，熔炼后进行搅拌，搅拌速率为100～500rpm，时间为0.5～0.8h；搅拌后保温1～2h，最后进行浇铸，浇注温度为600～900℃，浇注后制得产品碳纳米管铝基复合材料。
上述一种碳纳米管铝基复合材料的制备方法，其中，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，直径为0.8-80nm，长度为0.5-10μm。
上述一种碳纳米管铝基复合材料的制备方法，其中，所述铝粉为纯铝粉，粒径为5-10μm。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：特别工艺取得碳纳米管浆料，通过聚苯乙烯磺酸锂作用和以对碳纳米管进行很好的分散，使得谈纳米管浆料取得很好的稳定性。采用聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇作为复合发泡剂可以大大提高产品固化效果，通过高温烧结、熔炼的过程使得碳纳米管浆料与铝粉能够更好的融合反应，使得最终的碳纳米管铝基复合材料具有极好的导电效果。适用于多种电池电容领域的应用，可大幅扩大使用范围。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明。
实施例1
一种碳纳米管铝基复合材料的制备方法，其中，制备方法如下：
1）碳纳米管浆料制备：
按质量份数计，将2份的聚苯乙烯磺酸锂加入到80份去离子水中进行搅拌混合，混合时间为1H，混合速率：120R/min，再加入1份直径为0.8nm，长度为0.5μm的单壁碳纳米管，进行搅拌混合，混合时间为1H，混合速率：220R/min，最后加入0.1份的乙醇进行搅拌混合，混合时间为3H，混合速率：550R/min，混合完成得碳纳米管浆料；
2）碳纳米管铝基复合基料的制备：
按质量份数计，将10份碳纳米管浆料、40份粒径为5μm的纯铝粉、0.5份聚乙烯吡咯烷酮和1份聚乙烯醇按照放入到高能球磨机中混合均匀，高能球磨机球料比为1:1，转速为200rpm，球磨时间为1H，球磨气氛为真空，混合后自然冷却至常温，制得复合基料；
3)碳纳米管铝基复合坯锭的制备：
将复合基料放入真空热压炉中进行烧结致密化，真空热压炉的烧结温度为400℃，烧结时间为3h，真空度为10-1Pa，热压压力为100MPa，制得复合坯锭；
4)熔炼：
将复合坯锭在700℃温度下进行高温熔炼，熔炼后进行搅拌，搅拌速率为100rpm，时间为0.5h；搅拌后保温1h，最后进行浇铸，浇注温度为600℃，浇注后制得产品碳纳米管铝基复合材料。
实施例2
一种碳纳米管铝基复合材料的制备方法，其中，制备方法如下：
1）碳纳米管浆料制备：
按质量份数计，将4份的聚苯乙烯磺酸锂加入到90份去离子水中进行搅拌混合，混合时间为3H，混合速率： 200R/min，再加入9份直径为80nm，长度为10μm的单壁碳纳米管，进行搅拌混合，混合时间为1.5H，混合速率： 300R/min，最后加入0.8份的乙醇进行搅拌混合，混合时间为6H，混合速率：700R/min，混合完成得碳纳米管浆料；
2）碳纳米管铝基复合基料的制备：
按质量份数计，将50份碳纳米管浆料、100份粒径为10μm的纯铝粉、3份聚乙烯吡咯烷酮和2份聚乙烯醇按照放入到高能球磨机中混合均匀，高能球磨机球料比为10:1，转速为400rpm，球磨时间为3H，球磨气氛为真空，混合后自然冷却至常温，制得复合基料；
3)碳纳米管铝基复合坯锭的制备：
将复合基料放入真空热压炉中进行烧结致密化，真空热压炉的烧结温度为500℃，烧结时间为9h，真空度为10-4Pa，热压压力为500MPa，制得复合坯锭；
4)熔炼：
将复合坯锭在1000℃温度下进行高温熔炼，熔炼后进行搅拌，搅拌速率为500rpm，时间为0.8h；搅拌后保温2h，最后进行浇铸，浇注温度为900℃，浇注后制得产品碳纳米管铝基复合材料。
实施例3
一种碳纳米管铝基复合材料的制备方法，其中，制备方法如下：
1）碳纳米管浆料制备：
按质量份数计，将3份的聚苯乙烯磺酸锂加入到85份去离子水中进行搅拌混合，混合时间为2H，混合速率：180R/min，再加入7份直径为60nm，长度为7μm的单壁碳纳米管，进行搅拌混合，混合时间为1.5H，混合速率：250R/min，最后加入0.5份的乙醇进行搅拌混合，混合时间为4H，混合速率：600R/min，混合完成得碳纳米管浆料；
2）碳纳米管铝基复合基料的制备：
按质量份数计，将30份碳纳米管浆料、70份粒径为8μm的纯铝粉、1.5份聚乙烯吡咯烷酮和1.5份聚乙烯醇按照放入到高能球磨机中混合均匀，高能球磨机球料比为7:1，转速为350rpm，球磨时间为2H，球磨气氛为真空，混合后自然冷却至常温，制得复合基料；
3)碳纳米管铝基复合坯锭的制备：
将复合基料放入真空热压炉中进行烧结致密化，真空热压炉的烧结温度为450℃，烧结时间为6h，真空度为10-4Pa，热压压力为300MPa，制得复合坯锭；
4)熔炼：
将复合坯锭在800℃温度下进行高温熔炼，熔炼后进行搅拌，搅拌速率为300rpm，时间为0.7h；搅拌后保温1.5h，最后进行浇铸，浇注温度为700℃，浇注后制得产品碳纳米管铝基复合材料。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：特别工艺取得碳纳米管浆料，通过聚苯乙烯磺酸锂作用和以对碳纳米管进行很好的分散，使得谈纳米管浆料取得很好的稳定性。采用聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇作为复合发泡剂可以大大提高产品固化效果，通过高温烧结、熔炼的过程使得碳纳米管浆料与铝粉能够更好的融合反应，使得最终的碳纳米管铝基复合材料具有极好的导电效果。适用于多种电池电容领域的应用，可大幅扩大使用范围。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种碳纳米管铝基复合材料的制备方法，其特征在于，制备方法如下：
碳纳米管浆料制备：
按质量份数计，将2～4份的聚苯乙烯磺酸锂加入到80～90份去离子水中进行搅拌混合，混合时间为1～3H，混合速率：120～200R/min，再加入1～9份的碳纳米管进行搅拌混合，混合时间为1～1.5H，混合速率：220～300R/min，最后加入0.1～0.8份的乙醇进行搅拌混合，混合时间为3～6H，混合速率：550～700R/min，混合完成得碳纳米管浆料；
碳纳米管铝基复合基料的制备：
按质量份数计，将10～50份碳纳米管浆料、40～100份铝粉、0.5～3份聚乙烯吡咯烷酮和1～2份聚乙烯醇按照放入到高能球磨机中混合均匀，高能球磨机球料比为1:1～10:1，转速为200～400rpm，球磨时间为1～3H，球磨气氛为真空，混合后自然冷却至常温，制得复合基料；
3)碳纳米管铝基复合坯锭的制备：
将复合基料放入真空热压炉中进行烧结致密化，真空热压炉的烧结温度为400～500℃，烧结时间为3～9h，真空度为10-1Pa～10-4Pa，热压压力为100～500MPa，制得复合坯锭；
4)熔炼：
将复合坯锭在700～1000℃温度下进行高温熔炼，熔炼后进行搅拌，搅拌速率为100～500rpm，时间为0.5～0.8h；搅拌后保温1～2h，最后进行浇铸，浇注温度为600～900℃，浇注后制得产品碳纳米管铝基复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，直径为0.8-80nm，长度为0.5-10μm。
3.根据权利要求1所述的一种碳纳米管铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述铝粉为纯铝粉，粒径为5-10μm。
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