碳納米管改性的高導電高韌性石墨粘膠的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳納米管改性的高導電高韌性石墨粘膠的制備方法，包括步驟：步驟1，在碳納米管表面化學修飾上親水性基團；步驟2，將分散劑溶解于去離子水中獲得分散劑溶液；步驟3，將帶親水性基團的碳納米管分散于分散劑溶液，獲得碳納米管分散液；步驟4，將碳納米管分散液低速離心后取上層清液，將上層清液與樹脂原液混合，獲得碳納米管改性的石墨粘膠。將本發(fā)明石墨粘膠用于制備柔性石墨接地體的浸膠工藝，在提高石墨紙與纖維附著力的同時，還可顯著提高復合石墨帶的導電性和柔韌性。
【專利說明】碳納米管改性的高導電高韌性石墨粘膠的制備方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及樹脂材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種碳納米管改性的高導電高韌性石墨粘膠的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0003]導電膠主要由樹脂基體、導電粒子和分散劑、助劑等組成?；w主要包括環(huán)氧樹月旨、丙烯酸酯樹脂、聚氯酯等。雖然高度共軛類型的高分子本身結(jié)構(gòu)也具有導電性，如大分子吡啶類結(jié)構(gòu)等，可以通過電子或離子導電，但這類導電膠的導電性最多只能達到半導體的程度，不能具有像金屬一樣低的電阻，難以起到導電連接的作用。目前市場上使用的導電月父大都是填料型。
[0004]導電膠要求導電粒子本身要有良好的導電性能粒徑要在合適的范圍內(nèi)，能夠添加到導電膠基體中形成導電通路。常規(guī)的導電填料一般是金、銀、銅、鋁、鋅、鐵、鎳的粉末和石墨及一些導電化合物。然而，一般導電膠中導電填料的加入量都在50%以上，這往往導致導電膠的樹脂基體的黏度大幅度增加，影響了膠黏劑的機械性能。
[0005]碳納米管在一定的特定結(jié)構(gòu)下可以表現(xiàn)出金屬性的良好電導率。此外，碳納米管還具有極高的強度和極大的韌性，理論上抗拉強度為鋼的100倍，碳纖維的近2倍，是目前為止人類所知的比強度和比剛度最高的材料。而密度僅為鋼的1/6，并具有很好的柔韌性。
[0006]膨脹石墨經(jīng)滾壓形成的石墨紙，與浸膠后的纖維線滾壓熱固形成石墨帶，用于制作柔性石墨接地體。浸膠工藝中采用的膠液，采用熱固型丙烯酸酯膠或酚醛樹脂等，熱固后表現(xiàn)出高電阻率，用量多了會影響接地體的電導率，用量少了會影響石墨的附著力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種碳納米管改性的高導電高韌性石墨粘膠的制備方法，將制得的石墨粘膠用于制作柔性石墨接地體的浸膠工藝，在提高石墨紙與纖維的附著力的同時，還可提高復合石墨帶的導電性和柔韌性。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
碳納米管改性的高導電高韌性石墨粘膠的制備方法，包括步驟:
步驟I，在碳納米管表面化學修飾上親水性基團；
步驟2，將分散劑溶解于去離子水中獲得分散劑溶液，其中分散劑質(zhì)量分數(shù)為0.Γ4% ；步驟3，將帶親水性基團的碳納米管分散于分散劑溶液，獲得碳納米管分散液，其中碳納米管質(zhì)量分數(shù)為2?10% ；
步驟4，將碳納米管分散液低速離心后取上層清液，將上層清液與樹脂原液按質(zhì)量比(20^60):100混合，獲得碳納米管改性的石墨粘膠。
[0009]作為優(yōu)選，碳納米管為多壁碳納米管。
[0010]上述分散劑為十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。
[0011]上述樹脂原液為熱固型丙烯酸酯膠或酚醛樹脂。
[0012]步驟I中采用酸化或純化工藝在碳納米管表面化學修飾上親水性基團。
[0013]步驟2中采用攪拌和超聲振蕩方式將分散劑溶解于去離子水。
[0014]步驟3中采用超聲振蕩方式將帶親水性基團的碳納米管分散于分散劑溶液。
[0015]步驟4中采用攪拌和超聲振蕩方式將上層清液與樹脂原液混合。
[0016]本發(fā)明石墨粘膠可用于石墨線的浸膠工藝，石墨線可用于石墨接地體，其具體應用為:對蠕蟲石墨進行輥壓制成蠕蟲石墨紙；將無機纖維和金屬纖維表面浸潤本發(fā)明石墨粘膠，并敷設(shè)于兩層蠕蟲石墨紙間，經(jīng)熱固、輥壓得到復合石墨紙；裁切復合石墨紙得到復合石墨帶，對復合石墨帶進行捻制獲得低電阻率石墨線。
[0017]將本發(fā)明石墨粘膠用于制備柔性石墨接地體的浸膠工藝，在提高石墨紙與纖維附著力的同時，還可顯著提高復合石墨帶的導電性和柔韌性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明石墨粘膠制備工藝示意圖。
具體實施例
[0019]具體實施時，本發(fā)明步驟如下:
步驟I，在碳納米管表面化學修飾上親水性基團。
[0020]可通過酸化或純化等工藝在碳納米管表面化學修飾上親水性基團，如羥基。本步驟屬于常規(guī)技術(shù)，在此不作贅述。
[0021]步驟2，制備分散劑溶液。
[0022]稱量50ml去離子水，加入分散劑，如十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉，分散劑質(zhì)量為去離子水質(zhì)量的0.49Γ4% ;通過攪拌配合超聲震蕩方式將分散劑均勻溶解于去離子水中。
[0023]步驟3，制備碳納米管分散液。
[0024]采用超聲波振蕩方式將修飾有親水性基團的碳納米管均勻分散于分散劑溶液中，形成碳納米管分散液，其中碳納米管質(zhì)量為去離子水質(zhì)量的2%?10%。
[0025]步驟4，制備碳納米管改性的石墨粘膠。
[0026]將碳納米管分散液低速離心后取上層清液，采用超聲波震蕩配合攪拌的方法將上層清液與樹脂原液按質(zhì)量比(2(Γ60):100混合，獲得碳納米管改性的石墨粘膠。
[0027]下面將結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明。
[0028]實施例1
取50ml去離子水,加入十二燒基硫酸鈉經(jīng)攪拌和超聲振蕩制備分散劑溶液，向分散劑溶液中加入碳納米管，經(jīng)2小時超聲震蕩制備成碳納米管分散液，碳納米管質(zhì)量為去離子水質(zhì)量的10wt%，十二烷基硫酸鈉質(zhì)量為去離子水質(zhì)量的4wt%。將碳納米管分散液以2000r/min速度低速離心20min，將上層清液與丙烯酸酯基底以質(zhì)量比60:100的比例混合后經(jīng)攪拌、超聲震蕩，得到電阻率2 XlO3 Ωπι、斷裂伸長率達700%的高韌性粘膠；而原丙烯酸酯基體的電阻率為I X 18 Ωπι、斷裂伸長率約300%，可以看出，摻雜后樹脂膠的導電性和機械性能得到了大幅提升。
[0029]實施例2
取50ml去離子水,加入十二燒基硫酸鈉經(jīng)攪拌和超聲振蕩制備分散劑溶液，向分散劑溶液中加入碳納米管，經(jīng)5小時超聲震蕩制備成碳納米管分散液，碳納米管質(zhì)量為去離子水質(zhì)量的2wt%，十二烷基硫酸鈉質(zhì)量為去離子水質(zhì)量的0.4wt%。將碳納米管分散液以2000r/min速度低速離心20min，將上層清液與丙烯酸酯基底按質(zhì)量比20:100的比例混合后經(jīng)攪拌、超聲震蕩，得到電阻率3X 13 Ωπι、斷裂伸長率達600%的高韌性粘膠；而原丙烯酸酯基體的電阻率為I X 18 Ωπι、斷裂伸長率約300%，可以看出，摻雜后樹脂膠的導電性和機械性能得到了大幅提升。
[0030]上述實施例所述是用以具體說明本專利，文中雖通過特定的術(shù)語進行說明，但不能以此限定本專利的保護范圍，熟悉此【技術(shù)領(lǐng)域】的人士可在了解本專利的精神與原則后對其進行變更或修改而達到等效目的，而此等效變更和修改，皆應涵蓋于權(quán)利要求范圍所界定范疇內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.碳納米管改性的高導電高韌性石墨粘膠的制備方法，其特征在于，包括步驟: 步驟I，在碳納米管表面化學修飾上親水性基團； 步驟2，將分散劑溶解于去離子水中獲得分散劑溶液，其中分散劑質(zhì)量分數(shù)為0.Γ4% ；步驟3，將帶親水性基團的碳納米管分散于分散劑溶液，獲得碳納米管分散液，其中碳納米管質(zhì)量分數(shù)為2?10% ； 步驟4，將碳納米管分散液低速離心后取上層清液，將上層清液與樹脂原液按質(zhì)量比(20^60):100混合，獲得碳納米管改性的石墨粘膠。
2.如權(quán)利要求1所述的碳納米管改性的高導電高韌性石墨粘膠的制備方法，其特征在于: 所述的碳納米管為多壁碳納米管。
3.如權(quán)利要求1所述的碳納米管改性的高導電高韌性石墨粘膠的制備方法，其特征在于: 步驟I中采用酸化或純化工藝在碳納米管表面化學修飾上親水性基團。
4.如權(quán)利要求1所述的碳納米管改性的高導電高韌性石墨粘膠的制備方法，其特征在于: 所述的分散劑為十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。
5.如權(quán)利要求1所述的碳納米管改性的高導電高韌性石墨粘膠的制備方法，其特征在于: 步驟2中采用攪拌和超聲振蕩方式將分散劑溶解于去離子水。
6.如權(quán)利要求1所述的碳納米管改性的高導電高韌性石墨粘膠的制備方法，其特征在于: 步驟3中采用超聲振蕩方式將帶親水性基團的碳納米管分散于分散劑溶液。
7.如權(quán)利要求1所述的碳納米管改性的高導電高韌性石墨粘膠的制備方法，其特征在于: 步驟4中采用攪拌和超聲振蕩方式將上層清液與樹脂原液混合。
8.如權(quán)利要求1所述的碳納米管改性的高導電高韌性石墨粘膠的制備方法，其特征在于: 所述的樹脂原液為熱固型丙烯酸酯膠或酚醛樹脂。
【文檔編號】C09J161/06GK104263276SQ201410584453
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】阮江軍, 龔若涵, 劉振武, 吳泳聰, 葛賀飛, 胡元潮, 文武 申請人:武漢大學