[發明專利]碳納米管復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200810065181.0
• 申請日: 2008-01-11
• 公開（公告）號: CN101480858A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發明（設計）人: 范守善;程群峰;王佳平;姜開利
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業(深圳)有限公司
• 主分類號: B32B27/06
• 分類號: B32B27/06;B32B37/02;B32B37/06;B32B38/08;C01B31/02
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1.一種碳納米管復合材料，包括一碳納米管薄膜結構和高分子基體，其特征 在于，所述碳納米管薄膜結構設置于高分子基體中，所述碳納米管薄膜結構 包括至少一個碳納米管層，該至少一個碳納米管層包括多個首尾相連且擇優 取向排列的碳納米管，該至少一個碳納米管層中的碳納米管平行于所述高分 子基體的表面。

2.如權利要求1所述的碳納米管復合材料，其特征在于，所述的高分子基體為 熱固性高分子基體，該熱固性高分子基體的材料為酚醛樹脂、環氧樹脂、雙 馬來酰亞胺樹脂、聚苯并惡嗪樹脂、氰酸酯樹脂、聚酰亞胺樹脂中的一種或 者幾種的混合物。

3.如權利要求1所述的碳納米管復合材料，其特征在于，所述的高分子基體為 熱塑性高分子基體，該熱塑性高分子基體的材料為聚乙烯、聚氯乙烯、聚四 氟乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚 碳酸酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚酰胺、聚醚酮、聚砜、聚醚砜、熱塑性聚 酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚苯醚、聚苯硫醚、聚乙酸乙烯酯、聚對苯撐苯并雙 惡唑的一種或者幾種的混合物。

4.如權利要求1所述的碳納米管復合材料，其熱征在于，所述的高分子基體浸 潤到碳納米管薄膜結構中相鄰的碳納米管的間隙中。

5.如權利要求1所述的碳納米管復合材料，其特征在于，所述的碳納米管薄膜 結構包括重疊的多個碳納米管層。

6.如權利要求1所述的碳納米管復合材料，其特征在于，所述的碳納米管層包 括一碳納米管薄膜或平行且無間隙鋪設的多個碳納米管薄膜。

7.如權利要求6所述的碳納米管復合材料，其特征在于，所述的碳納米管薄膜 的厚度為0.01～100微米。

8.如權利要求6所述的碳納米管復合材料，其特征在于，所述的碳納米管薄膜 包括多個首尾相連且擇優取向排列的碳納米管束，相鄰碳納米管束之間通過 范德華力相互連接。

9.如權利要求8所述的碳納米管復合材料，其特征在于，所述的碳納米管束包 括多個具有相同長度且平行排列的碳納米管。

10.如權利要求9所述的碳納米管復合材料，其特征在于，所述的碳納米管為 單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁碳納米管中的一種。

11.如權利要求10所述的碳納米管復合材料，其特征在于，所述單壁碳納米管 的直徑為0.5～50納米，所述雙壁碳納米管的直徑為1.0～50納米，所述多壁碳 納米管的直徑為1.5～50納米。

12.如權利要求5所述的碳納米管復合材料，其特征在于，相鄰的碳納米管層 中碳納米管的排列方向形成一夾角α，且0°＜α≤90°。

13.一種如權利要求1所述的碳納米管復合材料的制備方法，包括以下步驟： 制備一高分子基體；

制備一碳納米管薄膜，該碳納米管薄膜包括多個首尾相連且擇優取向排列的 碳納米管；

將至少一碳納米管薄膜設于高分子基體的至少一個表面形成一碳納米管薄 膜結構，從而形成一碳納米管復合材料預制體，所述至少一碳納米管薄膜中 的碳納米管平行于所述高分子基體的至少一個表面；以及，

加熱該碳納米管復合材料預制體，使碳納米管薄膜結構與高分子基體復合， 從而得到一碳納米管復合材料。

14.如權利要求13所述的碳納米管復合材料的制備方法，其特征在于，所述的 高分子基體為一高分子薄膜，該高分子基體的制備方法包括溶液成膜法、熱 熔刮涂法、流延成膜法或噴涂成膜法中的一種。

15.如權利要求13所述的碳納米管復合材料的制備方法，其特征在于，所述的 碳納米管薄膜的制備方法包括以下步驟：

制備一碳納米管陣列；以及，

從上述碳納米管陣列中選定一定寬度的多個碳納米管片斷，沿垂直于碳納米 管陣列生長方向拉伸該多個碳納米管片斷，形成一連續的碳納米管薄膜，該 碳納米管薄膜中碳納米管的排列方向平行于碳納米管薄膜的拉伸方向。