CN109553956A - 一种改善碳纳米管复合材料导电性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善碳纳米管复合材料导电性的方法，首先将碳纳米管分散液均匀混入高分子溶液中，得到碳纳米管复合材料的浆料；将导电纳米粒子混入所述碳纳米管复合材料的浆料中，并进行高速机械搅拌；利用导电纳米粒子补强碳纳米管之间的接触点，得到改善导电性后的碳纳米管复合材料。上述方法能够降低碳纳米管表面改性对电子传输的影响，显著改善碳纳米管在高分子基体中浓度超过渗流阈值后电阻率的下降速率，改善了碳纳米管复合材料导电性，同时节省碳纳米管的用量。

Description

一种改善碳纳米管复合材料导电性的方法
技术领域
本发明涉及导电材料技术领域，尤其涉及一种改善碳纳米管复合材料导电性的方法。
背景技术
碳纳米管本身具有优异的导电性，可以将其与高分子材料复合赋予高分子材料良好的电性能，现有技术中一般采取将碳纳米管表面改性和改善分散方法使得碳纳米管与高分子基体具有良好的耦合并避免在基体中发生聚集现象，或者通过增加碳纳米管长径比，以此来提高碳纳米管复合材料的导电性能。
但上述现有技术的手段仅降低了碳纳米管在高分子基体中的渗流阈值，当碳纳米管在基体中的含量超过渗流阈值后，继续增加碳纳米管含量电阻率下降缓慢。
发明内容
本发明的目的是提供一种改善碳纳米管复合材料导电性的方法，该方法能够降低碳纳米管表面改性对电子传输的影响，显著改善碳纳米管在高分子基体中浓度超过渗流阈值后电阻率的下降速率，改善了碳纳米管复合材料导电性，同时节省碳纳米管的用量。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种改善碳纳米管复合材料导电性的方法，所述方法包括：
步骤1、将碳纳米管分散液均匀混入高分子溶液中，得到碳纳米管复合材料的浆料；
步骤2、将导电纳米粒子混入所述碳纳米管复合材料的浆料中，并进行高速机械搅拌。
在步骤1中，所述碳纳米管分散液中的分散质是羧基改性的多壁碳纳米管，且羧基含量为0.1wt％～1wt％；其中，分散质的含量为5％～15％，分散液介质为去离子水；所述高分子溶液包括水性聚氨酯溶液或环氧树脂溶液。
在步骤2中，所述导电纳米粒子包括金属纳米导电粒子或非金属导电纳米粒子。
在步骤2中，高速机械搅拌的搅拌时间为2～5h；转速为300～800r/min。
在步骤2中，所加入的导电纳米粒子与碳纳米管的质量比为1～9：10。
在步骤2中，利用所述导电纳米粒子补强碳纳米管之间的接触点，得到改善导电性后的碳纳米管复合材料。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述方法能够降低碳纳米管表面改性对电子传输的影响，显著改善碳纳米管在高分子基体中浓度超过渗流阈值后电阻率的下降速率，改善了碳纳米管复合材料导电性，同时节省碳纳米管的用量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的改善碳纳米管复合材料导电性的方法流程示意图；
图2为本发明所述5个实施例的电阻率变化折线与将导电纳米粒子替换为碳纳米管的电阻率变化折线的对比示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供的改善碳纳米管复合材料导电性的方法流程示意图，所述方法包括：
步骤1、将碳纳米管分散液均匀混入高分子溶液中，得到碳纳米管复合材料的浆料；
该步骤中，所述碳纳米管分散液中的分散质是羧基改性的多壁碳纳米管，且羧基含量为0.1wt％～1wt％；
其中，分散质的含量为5％～15％，分散液介质为去离子水；
所述高分子溶液包括水性聚氨酯溶液或环氧树脂溶液。
步骤2、将导电纳米粒子混入所述碳纳米管复合材料的浆料中，并进行高速机械搅拌。
该步骤中，所述导电纳米粒子包括金属纳米导电粒子或非金属导电纳米粒子。
进行高速机械搅拌的搅拌时间为2～5h；转速为300～800r/min。
且所加入的导电纳米粒子与碳纳米管的质量比范围为1～9：10。
这里，利用所述导电纳米粒子补强碳纳米管之间的接触点，从而得到改善导电性后的碳纳米管复合材料。
值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
下面结合具体实例对本发明所述方法进行详细说明，本实例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术方法，以下实例中所用原料：羧基改性多壁碳纳米管分散液；水性聚氨酯溶液；纳米炭黑。
实施例1、
步骤(1)：将5.83g溶质为10wt％的碳纳米管分散液均匀混入15g溶质为35wt％的水性聚氨酯溶液中，得到碳纳米管干重为10wt％的碳纳米管复合材料浆料。
步骤(2)：将0.18g纳米炭黑混入碳纳米管复合材料浆料中，以300r/min的转速进行机械搅拌3h，制得改善导电性的碳纳米管复合材料浆料，纳米炭黑干重为3wt％。
实施例2、
与实施例1的不同之处在于，将0.243g纳米炭黑混入碳纳米管复合材料浆料中，纳米炭黑干重为4wt％。
实施例3、
与实施例1、2的不同之处在于，将0.307g纳米炭黑混入碳纳米管复合材料浆料中，纳米炭黑干重为5wt％。
实施例4、
与实施例1、2、3的不同之处在于，将0.372g纳米炭黑混入碳纳米管复合材料浆料中，纳米炭黑干重为6wt％。
实施例5、
与实施例1、2、3、4的不同之处在于，将0.439g纳米炭黑混入碳纳米管复合材料浆料中，纳米炭黑干重为7wt％。
如图2所示为本发明所述5个实施例的电阻率变化折线与将导电纳米粒子替换为碳纳米管的电阻率变化折线的对比示意图，由图2的对比可知：本发明实施例所述方法能够利用导电纳米粒子补强碳纳米管之间的接触点，降低碳纳米管表面改性对电子传输的影响，显著改善碳纳米管在高分子基体中浓度超过渗流阈值后电阻率的下降速率，与添加同等份数的碳纳米管来降低复合材料的电阻率对比，本方法最高能降低碳纳米管复合材料98％的电阻率，同时节省了碳纳米管的用量。
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披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。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 (6)

1.一种改善碳纳米管复合材料导电性的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1、将碳纳米管分散液均匀混入高分子溶液中，得到碳纳米管复合材料的浆料；
步骤2、将导电纳米粒子混入所述碳纳米管复合材料的浆料中，并进行高速机械搅拌。
2.根据权利要求1所述改善碳纳米管复合材料导电性的方法，其特征在于，在步骤1中，所述碳纳米管分散液中的分散质是羧基改性的多壁碳纳米管，且羧基含量为0.1wt％～1wt％；其中，分散质的含量为5％～15％，分散液介质为去离子水；所述高分子溶液包括水性聚氨酯溶液或环氧树脂溶液。
3.根据权利要求1所述改善碳纳米管复合材料导电性的方法，其特征在于，在步骤2中，所述导电纳米粒子包括金属纳米导电粒子或非金属导电纳米粒子。
4.根据权利要求1所述改善碳纳米管复合材料导电性的方法，其特征在于，在步骤2中，高速机械搅拌的搅拌时间为2～5h；转速为300～800r/min。
5.根据权利要求1所述改善碳纳米管复合材料导电性的方法，其特征在于，在步骤2中，所加入的导电纳米粒子与碳纳米管的质量比为1～9：10。
6.根据权利要求1所述改善碳纳米管复合材料导电性的方法，其特征在于，在步骤2中，利用所述导电纳米粒子补强碳纳米管之间的接触点，得到改善导电性后的碳纳米管复合材料。
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