CN108676302B - 一种丙烯酸复合碳纸及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种丙烯酸复合碳纸及其制备方法，属于造纸技术领域。该丙烯酸复合碳纸的结构为纤维网状结构，且碳纳米管表面均匀的包覆着丙烯酸树脂，通过碳纳米管的分散、碳纳米管分散液与丙烯酸乳液混合、絮凝丙烯酸乳液与碳纳米管、抽滤成型和干燥步骤制得丙烯酸复合碳纸。本发明简单易行、成本低廉、可以大规模化生产，制得的纸张为纤维网状结构、柔软、耐揉耐折、导电性能佳，丙烯酸树脂均匀地包覆在碳纳米管表面，既保证了导电性与力学性能，又保证了纸张不会分层。
Description
技术领域
本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种丙烯酸复合碳纸及其制备方法。
背景技术
碳纳米材料由于其优异的电学、力学性质，以及呈纳米尺度、质量轻，在能源存储电极、催化载体、增强复合材料、吸波与电磁屏蔽材料、阻燃材料、加热膜材料、微电子和过滤等领域具有广泛的用途。由碳纳米管和碳纳米纤维通过范德华力结合成的自支撑的巴基纸虽具有一定的韧性和其力学强度，但由于它们的有限柔性，在使用过程中极易发生破坏，使其应用受到限制 。
现今碳纳米材料的应用通常以复合材料的形式进行应用。即通过在纳米水平将纳米物质与其他的多种材料复合化，使巴基纸力学性能提高的同时保持其良好的电化学性能。制备聚合物/碳纳米管复合材料的关键问题是解决碳纳米管的分散与基体的界面结合以及碳纳米管在基体中的网络结构控制。
目前的制备方法主要有三种：熔融共混法、溶液共混法、原位共混法。熔融共混是将碳纳米管与聚合物基体材料加热至基体材料的熔点以上并均匀混合得到聚合物/碳纳米管复合材料。如专利CN104727134A、CN101480858A、CN104943326A和CN106671451A，不同的是它们的预制体制备方式与加热方式有差别。该方法最大的优点在于方法简便易于工业化生产，最大的缺点在于碳纳米管在基体材料中的分散效果差。溶液共混法是先将碳纳米管在合适的溶剂中分散，再与聚合物在同一种溶液中或在混合溶剂中混合，最后除去溶剂后模压或浇注即得到复合材料。不足的地方在于，这种方法制备的复合材料量非常少，不易实现大规模的工业化生产。原位共混法是指先将填料与聚合物树脂混合,完成聚合后得到复合材料。该方法的预混合过程有效地解决了纳米粒子的分散问题, 对于那些无法采用熔融共混法(易于热分解)和溶液共混法(不溶)的聚合物来说意义重大。但工艺过程较直接共混法复杂，所以一般应用在有液态树脂、合成工艺不是很复杂、合成条件不苛刻，不会对改性碳纳米管造成破坏的聚合物体系中。
为了改善碳纳米管在与树脂或溶液进行复合化时的分散问题，许多研究者对碳纳米管进行物理性处理，或者进行化学性修饰，尝试均匀地将碳纳米管分散或溶解于溶剂或树脂中。但对碳纳米管的处理会损伤其石墨层结构，进而影响其自身特性的发挥。发明专利CN103280338A公开了一种在碳纳米管巴基纸上利用电化学脉冲聚合和真空抽滤实现在原有碳纳米纸上包覆一层导电聚合物和热固性树脂，制成超容电极，此种通过浸渍涂覆的复合方式抽滤时间长且不能保证两面都均匀涂覆上热固性树脂，需要利用电化学脉冲聚合导电聚合物保持该碳纸的导电性能，工艺复杂，难以大规模化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种丙烯酸复合碳纸及其制备方法，制备方法简单、易于实现、成本低廉、可以大规模化生产。
为解决上述技术问题，本发明提供一种丙烯酸复合碳纸,所述丙烯酸复合碳纸的结构为纤维网状结构, 碳纳米管相互搭接，表面、内部及碳纳米管表面均匀包覆着丙烯酸树脂。
所述丙烯酸碳纸中丙烯酸树脂的质量为碳纳米管质量的0.5~6倍，对应的电阻率为30-60 mΩ.cm。
丙烯酸复合碳纸的制备方法，具体制备步骤如下：
（1）碳纳米管的分散：通过超声将0.5-2g的碳纳米管分散到浓度为0.5-2.5‰表面活性剂的水溶液中，得到均匀分散的碳纳米管分散液。
（2）碳纳米管分散液与丙烯酸乳液混合：在步骤（1）得到的碳纳米管分散液中，加入丙烯酸乳液， 加入量为碳纳米管质量的0.5~6倍，边搅拌边加入，搅拌时间为3~7min，确保碳纳米管与丙烯酸乳液混合均匀，得到混合液。
（3）絮凝丙烯酸乳液与碳纳米管：在步骤（1）得到的混合液中，加入浓度为0.5-5‰的无机絮凝剂，加入量为碳纳米管质量的30~240倍，将碳纳米管与丙烯酸乳液颗粒一同絮凝成大颗粒，再加入浓度为0.1-5‰的纸张增强剂，加入量为碳纳米管质量的0~40倍；该步骤保证了丙烯酸树脂与碳纳米管的完美结合，使得碳纳米管表面均匀的包覆着丙烯酸树脂，使复合碳纸保持了巴基纸的纤维网状结构，即使碳纳米管的含量较少，该碳纸的导电性能也很好，而且力学性能还成倍的提高。
（4）抽滤成型：采用300~1000目丝网或铁网进行真空抽滤成型，负压0.005~0.040MPa，抽滤时间0.5~5min，制得纸张；在抽滤时，利用碳纳米管相互间的搭接孔隙，使絮凝浆料在极小的真空负压下也能快速抽干，纸张大小与厚度可根据实际需求而定。
（5）干燥：将步骤（4）制得的纸张，利用1~3KW的红外灯照射0.5~2min进行预脱水后，再在加热设备中干燥5~15min，干燥温度95-120℃，即得到丙烯酸复合碳纸。整个过程干燥时间短，效率高，既保证了丙烯酸树脂的快速成膜，又不影响该复合碳纸的性能。
所述碳纳米管是单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、功能化碳纳米管、碳纳米管束中的任一种或几种的任意混合，可以根据实际需要具体选择使用。
所述步骤（1）中，碳纳米管与表面活性剂水溶液的重量比为1：300~900，具体根据实际需要确定。
所述步骤（1）中的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮中的任一种或几种的任意混合，可以根据实际需要具体选择使用。
所述步骤（2）中的丙烯酸乳液的固含量为47~50%，粒径范围为220~250 nm。
所述步骤（3）中的无机絮凝剂为明矾、硫酸铝铁、铝酸钠、氯化铝、氯化铁、硫酸铁、硫酸铜、硫酸镁、氯化镁、聚合氟化铝、聚合硫酸铝中的任一种，可以根据实际需要具体选择使用。
所述步骤（3）中的纸张增强剂为聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺中的任一种或几种的任意混合物。
本发明中，各工艺参数可以根据实际需要具体确定。
本发明方法简单、易于实现、成本低廉、可以大规模化生产，该发明制得的纸张为纤维网状结构、柔软、耐揉耐折、导电性能佳，丙烯酸树脂均匀地包覆在碳纳米管表面，既保证了导电性与力学性能，又保证了纸张不会分层；丙烯酸复合碳纸的电阻率为30-60 mΩ.cm；力学性能优异，其抗拉强度为25-50 MPa，相比只含碳纳米管的巴基纸强度提升了2-3倍；断裂伸长率提升了4-6倍，为50-100%。
附图说明
图1为本发明制得的丙烯酸复合碳纸的电镜正面示意图。
图2为本发明制得的丙烯酸复合碳纸的电镜截面示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详尽描述。实施例中未注明的技术或产品，均为现有技术或可以通过购买获得的常规产品。
实施例1：如图1-2所示，本丙烯酸复合碳纸的制备方法，丙烯酸复合碳纸的结构为纤维网状结构，且碳纳米管表面均匀包覆有丙烯酸树脂；具体制备步骤如下：
（1）碳纳米管的分散：通过超声将0.25g单壁碳纳米管分散到浓度为5‰十二烷基硫酸钠的水溶液中，得到均匀分散的碳纳米管分散液，碳纳米管与表面活性剂水溶液的重量比为1：300。
（2）碳纳米管分散液与丙烯酸乳液混合：在步骤（1）得到的碳纳米管分散液中，加入粒径为220nm的丙烯酸乳液（固含量47%），加入量为碳纳米管质量的6倍，边搅拌边加入，搅拌时间为7min，确保碳纳米管与丙烯酸乳液混合均匀，得到混合液。
（3）絮凝丙烯酸乳液与碳纳米管：在步骤（1）得到的混合液中，加入浓度为2.5‰的明矾，加入量为碳纳米管质量的240倍，将碳纳米管与丙烯酸乳液颗粒一同絮凝成大颗粒，再加入浓度1.5‰聚乙烯亚胺，加入量为碳纳米管质量的1倍；该步骤保证了丙烯酸树脂与碳纳米管的完美结合，使得碳纳米管表面均匀的包覆着丙烯酸树脂，使复合碳纸保持了巴基纸的纤维网状结构，即使碳纳米管的含量较少，其导电性能也很好，而且力学性能还成倍的提高。
（4）抽滤成型：采用400目丝网进行真空抽滤成型，负压0.03MPa，抽滤时间2.5min，制得湿纸张；在抽滤时，利用碳纳米管相互间的搭接孔隙，使絮凝浆料在极小的真空负压下也能快速抽干；纸张大小与厚度可根据实际需求而定。
（5）干燥：将步骤（4）制得的纸张，利用2KW的红外灯照射1min进行预脱水后，再在平板中干燥15min，干燥温度95℃，即得到丙烯酸复合碳纸。整个过程干燥时间短，效率高，既保证了丙烯酸树脂的快速成膜，又不影响该复合碳纸的性能。
本发明制得的丙烯酸复合碳纸，其电阻率56.54 mΩ•cm，抗拉强度25.38 MPa，断裂伸长率95.1 %。
实施例2：如图1-2所示，本发明提供一种丙烯酸复合碳纸的制备方法，所述丙烯酸复合碳纸的结构为纤维网状结构，且碳纳米管表面均匀包覆有丙烯酸树脂；具体制备步骤如下：
（1）碳纳米管的分散：通过超声将0.5g的功能化碳纳米管分散到浓度为2‰的十二烷基硫酸钠和聚乙烯吡络烷酮的混合水溶液中，得到均匀分散的碳纳米管分散液，碳纳米管与表面活性剂水溶液的重量比为1：500。
（2）碳纳米管分散液与丙烯酸乳液混合：在步骤（1）得到的碳纳米管分散液中，加入粒径为240nm的丙烯酸乳液（固含量48%），加入量为碳纳米管质量的4倍，边搅拌边加入，搅拌时间为5min，确保碳纳米管与丙烯酸乳液混合均匀，得到混合液。
（3）絮凝丙烯酸乳液与碳纳米管：在步骤（1）得到的混合液中，加入浓度为5‰的明矾，加入量为碳纳米管质量的200倍，将碳纳米管与丙烯酸乳液颗粒一同絮凝成大颗粒，再加入浓度1‰的聚丙烯酰胺，加入量为碳纳米管质量的20倍；该步骤保证了丙烯酸树脂与碳纳米管的完美结合，使得碳纳米管表面均匀的包覆着丙烯酸树脂，使复合碳纸保持了巴基纸的纤维网状结构，即使碳纳米管的含量较少，其导电性能也很好，而且力学性能还成倍的提高。
（4）抽滤成型：采用800目铁网进行真空抽滤成型，负压0.025MPa，抽滤时间3.2min，制得纸张；在抽滤时，利用碳纳米管相互间的搭接孔隙，使絮凝浆料在极小的真空负压下也能快速抽干，纸张大小与厚度可根据实际需求而定。
（5）干燥：将步骤（4）制得的纸张，利用3KW的红外灯照射0.5min进行预脱水后，再在弧形干燥器里干燥10min，干燥温度100℃，即得到丙烯酸复合碳纸。整个过程干燥时间短，效率高，既保证了丙烯酸树脂的快速成膜，又不影响该复合碳纸的性能。
本发明制得的丙烯酸复合碳纸，其电阻率43.25 mΩ•cm，抗拉强度28.85 MPa，断裂伸长率72.8%。
实施例3：如图1-2所示，本发明提供一种丙烯酸复合碳纸的制备方法，所述丙烯酸复合碳纸的结构为纤维网状结构，且碳纳米管表面均匀包覆有丙烯酸树脂；具体制备步骤如下：
（1）碳纳米管的分散：通过超声将1g的多壁碳纳米管分散到浓度为1‰十二烷基苯磺酸钠的水溶液中，得到均匀分散的碳纳米管分散液，碳纳米管与表面活性剂水溶液的重量比为1：900。
（2）碳纳米管分散液与丙烯酸乳液混合：在步骤（1）得到的碳纳米管分散液中，加入粒径为240nm的丙烯酸乳液（固含量48%），加入量为碳纳米管质量的3倍,边搅拌边加入，搅拌时间为4min，确保碳纳米管与丙烯酸乳液混合均匀，得到混合液。
（3）絮凝丙烯酸乳液与碳纳米管：在步骤（1）得到的混合液中，加入浓度为2.5‰的硫酸铝铁，加入量为碳纳米管质量的150倍，将碳纳米管与丙烯酸乳液颗粒一同絮凝成大颗粒；该步骤保证了丙烯酸树脂与碳纳米管的完美结合，使得碳纳米管表面均匀的包覆着丙烯酸树脂，使复合碳纸保持了巴基纸的纤维网状结构，即使碳纳米管的含量较少，其导电性能也很好，而且力学性能还成倍的提高。
（4）抽滤成型：采用1000目铁网进行真空抽滤成型，负压0.04MPa，抽滤时间2min，制得纸张；在抽滤时，利用碳纳米管相互间的搭接孔隙，使絮凝浆料在极小的真空负压下也能快速抽干，纸张大小与厚度可根据实际需求而定。
（5）干燥：将步骤（4）制得的纸张，利用2KW的红外灯照射1min进行预脱水后，再在平板干燥10min，干燥温度110℃，即得到丙烯酸复合碳纸。整个过程干燥时间短，效率高，既保证了丙烯酸树脂的快速成膜，又不影响该复合碳纸的性能。
本发明制得的丙烯酸复合碳纸，其电阻率57.25 mΩ·cm，抗拉强度38.57 MPa，断裂伸长率58.3%。
实施例4：如图1-2所示，本发明提供一种丙烯酸复合碳纸的制备方法，所述丙烯酸复合碳纸的结构为纤维网状结构，且碳纳米管表面均匀包覆有丙烯酸树脂；具体制备步骤如下：
（1）碳纳米管的分散：通过超声将2g的碳纳米管束分散到浓度为1.3‰十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡络烷酮的混合水溶液中，得到均匀分散的碳纳米管分散液，碳纳米管与表面活性剂水溶液的重量比为1：600。
（2）碳纳米管分散液与丙烯酸乳液混合：在步骤（1）得到的碳纳米管分散液中，加入粒径为240nm的丙烯酸乳液（固含量48%），加入量为碳纳米管质量的1倍，边搅拌边加入，搅拌时间为3min，确保碳纳米管与丙烯酸乳液混合均匀，得到混合液。
（3）絮凝丙烯酸乳液与碳纳米管：在步骤（1）得到的混合液中，加入浓度为3‰的明矾，加入量为碳纳米管质量的130倍，将碳纳米管与丙烯酸乳液颗粒一同絮凝成大颗粒，再加入浓度为5‰聚乙二醇，加入量为碳纳米管质量的40倍；该步骤保证了丙烯酸树脂与碳纳米管的完美结合，使得碳纳米管表面均匀的包覆着丙烯酸树脂，使复合碳纸保持了巴基纸的纤维网状结构，即使碳纳米管的含量较少，其导电性能也很好，而且力学性能还成倍的提高。
（4）抽滤成型：采用800目丝网进行真空抽滤成型，负压0.02MPa，抽滤时间4min，制得纸张；在抽滤时，利用碳纳米管相互间的搭接孔隙，使絮凝浆料在极小的真空负压下也能快速抽干，纸张大小与厚度可根据实际需求而定。
（5）干燥：将步骤（4）制得的纸张，利用1KW的红外灯照射1min进行预脱水后，再在烘缸干燥5min，干燥温度105 ℃，即得到丙烯酸复合碳纸。整个过程干燥时间短，效率高，既保证了丙烯酸树脂的快速成膜，又不影响该复合碳纸的性能。
本发明制得的丙烯酸复合碳纸，其电阻率52.45 mΩ·cm，抗拉强度47.85 MPa，断裂伸长率50.9%。
实施例5：如图1-2所示，本发明提供一种丙烯酸复合碳纸的制备方法，所述丙烯酸复合碳纸的结构为纤维网状结构，且碳纳米管表面均匀包覆有丙烯酸树脂；具体制备步骤如下：
（1）碳纳米管的分散：通过超声将0.5g的碳纳米管束和单壁碳纳米管分散到浓度为1‰十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠的混合水溶液中，得到均匀分散的碳纳米管分散液，碳纳米管与表面活性剂水溶液的重量比为1：450。
（2）碳纳米管分散液与丙烯酸乳液混合：在步骤（1）得到的碳纳米管分散液中，加入粒径为250nm的丙烯酸乳液（固含量49%），加入量为碳纳米管质量的0.5倍，边搅拌边加入，搅拌时间为4min，确保碳纳米管与丙烯酸乳液混合均匀，得到混合液。
（3）絮凝丙烯酸乳液与碳纳米管：在步骤（1）得到的混合液中，加入浓度为0.5‰的的聚合氟化铝，加入量为碳纳米管质量的60倍，将碳纳米管与丙烯酸乳液颗粒一同絮凝成大颗粒，再加入浓度为1‰的聚乙烯亚胺与聚乙二醇的混合液，加入量为碳纳米管质量的16倍；该步骤保证了丙烯酸树脂与碳纳米管的完美结合，使得碳纳米管表面均匀的包覆着丙烯酸树脂，使复合碳纸保持了巴基纸的纤维网状结构，即使碳纳米管的含量较少，其导电性能也很好，而且力学性能还成倍的提高。
（4）抽滤成型：采用300目丝网进行真空抽滤成型，负压0.005MPa，抽滤时间0.5min，制得纸张；在抽滤时，利用碳纳米管相互间的搭接孔隙，使絮凝浆料在极小的真空负压下也能快速抽干，纸张大小与厚度可根据实际需求而定。
（5）干燥：将步骤（4）制得的纸张，利用2KW的红外灯照射0.7min进行预脱水后，再在烘缸干燥9min，干燥温度120℃，即得到丙烯酸复合碳纸。整个过程干燥时间短，效率高，既保证了丙烯酸树脂的快速成膜，又不影响该复合碳纸的性能。
本发明制得的丙烯酸复合碳纸，其电阻率30.00 mΩ·cm，抗拉强49.98MPa，断裂伸长率55.2%。
实施例6：如图1-2所示，本发明提供一种丙烯酸复合碳纸的制备方法，所述丙烯酸复合碳纸的结构为纤维网状结构，且碳纳米管表面均匀包覆有丙烯酸树脂；具体制备步骤如下：
（1）碳纳米管的分散：通过超声将1.5g的多壁碳纳米管分散到浓度为0.5‰聚乙烯吡络烷酮的水溶液中，得到均匀分散的碳纳米管分散液，碳纳米管与表面活性剂水溶液的重量比为1：700。
（2）碳纳米管分散液与丙烯酸乳液混合：在步骤（1）得到的碳纳米管分散液中，加入粒径为230nm的丙烯酸乳液（固含量50%），加入量为碳纳米管质量的2倍，边搅拌边加入，搅拌时间为6min，确保碳纳米管与丙烯酸乳液混合均匀，得到混合液。
（3）絮凝丙烯酸乳液与碳纳米管：在步骤（1）得到的混合液中，加入浓度为1‰的硫酸镁，加入量为碳纳米管质量的30倍，将碳纳米管与丙烯酸乳液颗粒一同絮凝成大颗粒，再加入浓度为0.1‰聚乙二醇，加入量为碳纳米管质量的20倍；该步骤保证了丙烯酸树脂与碳纳米管的完美结合，使得碳纳米管表面均匀的包覆着丙烯酸树脂，使复合碳纸保持了巴基纸的纤维网状结构，即使碳纳米管的含量较少，其导电性能也很好，而且力学性能还成倍的提高。
（4）抽滤成型：采用600目铁网进行真空抽滤成型，负压0.01MPa，抽滤时间5min，制得纸张；在抽滤时，利用碳纳米管相互间的搭接孔隙，使絮凝浆料在极小的真空负压下也能快速抽干，纸张大小与厚度可根据实际需求而定。
（5）干燥：将步骤（4）制得的纸张，利用1KW的红外灯照射2min进行预脱水后，再在烘缸干燥6min，干燥温度98℃，即得到丙烯酸复合碳纸。整个过程干燥时间短，效率高，既保证了丙烯酸树脂的快速成膜，又不影响该复合碳纸的性能。
本发明制得的丙烯酸复合碳纸，其电阻率60.00 mΩ·cm，抗拉强度35.62MPa，断裂伸长率62.5%。
以下为本发明的对比例：
对比例1：将0.25g多壁碳纳米管分散到150g的十二烷基硫酸钠（SDS）水溶液中，其浓度为2.5 ‰。加入60g明矾（浓度2.36 ‰），再加入0.3g聚乙烯亚胺（浓度1.5%），然后用400目丝网真空抽滤成型，负压0.03 MPa，抽滤时间1.5min，滤液澄清透明；最后用1KW的红外灯预干燥脱水1min，放入110 ℃的平板10 min，得到完全干燥的巴基纸，其电阻率27.54mΩ·cm，抗拉强度8.38 MPa，断裂伸长率9.7 %。该纸强度差，柔韧性差，不耐揉耐折。
对比例2：将2g碳纳米管束完全分散到1200g（含十二烷基苯磺酸钠0.6 ‰与聚乙烯吡络烷酮0.6‰）水中，搅拌5~10min；加入300g明矾（浓度2.36 ‰），再添加10g聚乙烯醇（浓度为5‰），然后800目铁网真空抽滤成型，负压0.03MPa，抽滤时间2min；最后用2KW的红外灯预干燥脱水2min，紧贴在95 ℃的烘缸上5 min，得到完全干燥的巴基纸，其电阻率24.36 mΩ·cm，抗拉强度17.74MPa，断裂伸长率13.7%。该纸强度差，柔韧性差，不耐揉耐折。
对比例3：将0.25g多壁碳纳米管分散到150g的十二烷基硫酸钠（SDS）水溶液中，其浓度为2.5 ‰。加入1.57g丙烯酸乳液（固含量48%，粒径220 nm），搅拌5min；然后用微孔滤膜真空抽滤（用400目丝网和800目铁网会漏），负压0.03MPa，抽滤时间88min，滤液澄清透明；最后用3KW的红外灯预干燥脱水1min，放入110 ℃的平板10 min，得到完全干燥的丙烯酸复合碳纸，其电阻率100.14 mΩ·cm，抗拉强度35.31 MPa，断裂伸长率73.4%。该纸抽滤时间长，碳纳米管与丙烯酸分布不够均匀，且不利于工业规模化生产。
对比例4：将2g碳纳米管束完全分散到1200g（含十二烷基苯磺酸钠0.6 ‰与聚乙烯吡络烷酮0.6‰）水中，加入12.5g丙烯酸乳液（固含量48%，粒径240 nm），搅拌5~10min；然后用微孔滤膜真空抽滤（用400目丝网和800目铁网会漏），负压0.03 MPa，抽滤时间112min，滤液澄清透明；最后用2KW的红外灯预干燥脱水1min，紧压到95 ℃的烘缸上5 min，得到完全干燥的丙烯酸复合碳纸，其电阻率120.34mΩ·cm，抗拉强度47.92 MPa，断裂伸长率61.3%，且纸张易分层。该纸抽滤时间长，碳纳米管与丙烯酸分布不够均匀，且不利于工业规模化生产。
| 类别 | 碳纳米管粉末 | 巴基纸-对比例1,2 | 丙烯酸复合碳纸-本发明的制备方法（实施例1-6） | 丙烯酸复合碳纸-溶液共混法对比例3,4 |
| 碳纳米管的含量/% | 100 | 90-99 | 15-30 | 15-30 |
| 电阻率/mΩ·cm | 30-70 | 20-40 | 30-60 | 100-130 |
| 纸张强度/MPa | / | 8-18 | 25-50 | 30-50 |
| 断裂伸长率/% | / | 5-15 | 50-80 | 60-80 |
| 滤膜 | / | 300~1000目丝网或铁网 | 300~1000目丝网或铁网 | 微孔滤膜，其他滤膜会漏掉 |
| 抽滤时间/min | / | 1-2 | 2-4 | 88-112 |
| 纸张情况 | / | 不分层 | 不分层 | 分层 |
将上面的实验数据统计分析可以得知，极少的碳纳米管就能实现碳纸的良好导电性，从而大大节约了成本，而且相比只有简单共混的丙烯酸复合碳纸，抽滤时间缩短了40-55倍，效率极大的提高。
上面对本发明的技术内容作了说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下对本发明的技术内容做出各种变化，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种丙烯酸复合碳纸的制备方法,其特征在于: 所述丙烯酸复合碳纸的结构为纤维网状结构,碳纳米管相互搭接,表面、内部及碳纳米管表面均匀包覆着丙烯酸树脂；所述丙烯酸碳纸对应的电阻率为30-60 mΩ.cm;具体制备步骤如下：
（1）碳纳米管的分散：通过超声将0.5-2g的碳纳米管分散到浓度为0.5-5‰表面活性剂的水溶液中，得到均匀分散的碳纳米管分散液；
（2）碳纳米管分散液与丙烯酸乳液混合：在步骤（1）得到的碳纳米管分散液中，加入丙
烯酸乳液，加入量为碳纳米管质量的0.5~6倍，边搅拌边加入，搅拌时间为3~7min，确保碳纳米管与丙烯酸乳液混合均匀，得到混合液；
（3）絮凝丙烯酸乳液与碳纳米管：在步骤（1）得到的混合液中，加入浓度为0.5-5‰的无机絮凝剂，加入量为碳纳米管质量的30~240倍，将碳纳米管与丙烯酸乳液颗粒一同絮凝成大颗粒，再加入浓度为0.1-5‰的纸张增强剂，加入量为碳纳米管质量的0~40倍；
（4）抽滤成型：采用300~1000目丝网或铁网进行真空抽滤成型，负压0.005~0.040MPa，
抽滤时间0.5~5min，制得纸张；
（5）干燥：将步骤（4）制得的纸张，利用1~3KW的红外灯照射0.5~2min进行预脱水后，再在加热设备中干燥5~15min，干燥温度95~120℃，即得到丙烯酸复合碳纸。
2.根据权利要求1所述的丙烯酸复合碳纸的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管是单
壁碳纳米管、多壁碳纳米管、功能化碳纳米管、碳纳米管束中的任何一种或几种的任意混
合。
3.根据权利要求1所述的丙烯酸复合碳纸的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，碳纳米管与表面活性剂水溶液的重量比为1：300~900。
4.根据权利要求1所述的丙烯酸复合碳纸的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的
表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮中的任一种或几种的
任意混合物。
5.根据权利要求1所述的丙烯酸复合碳纸的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的
丙烯酸乳液的固含量为47~50%，粒径范围为220~250 nm。
6.根据权利要求1所述的丙烯酸复合碳纸的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的
无机絮凝剂为明矾、硫酸铝铁、铝酸钠、氯化铝、氯化铁、硫酸铁、硫酸铜、硫酸镁、氯化镁、聚合氟化铝、聚合硫酸铝中的任一种。
7.根据权利要求1所述的丙烯酸复合碳纸的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的
纸张增强剂为聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺中的任一种或几种的任意混合物。
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