[發明專利]一種碳納米管-納米纖維素-聚乙烯醇復合導電凝膠及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201611037298.9
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106751264B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 韓景泉;王慧祥;徐信武;岳一瑩;丁琴琴;鮑雅倩;陸凱悅;王思偉;陳敏峰;尤立行;郁辰
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C08L29/04
• 分類號: C08L29/04;C08L1/02;C08K7/24;C08J3/075;C08J3/24
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 劉成群;徐冬濤

1.一種碳納米管-納米纖維素-聚乙烯醇復合導電凝膠，其特征在于該凝膠采用下列方法制備得到：

a.制備碳納米管分散液；

b.制備納米纖維素懸浮液；

c.碳納米管分散液與納米纖維素懸浮液混合，加入到聚乙烯醇水溶液中，加入交聯劑，攪拌直至形成凝膠，即制成碳納米管-納米纖維素-聚乙烯醇復合導電凝膠；

其中，

步驟a中碳納米管分散液的制備方法包括下列步驟：

1)秤取十二烷基苯磺酸鈉粉末，加入去離子水中，攪拌溶解，配制成質量分數0.5-1.5％的十二烷基苯磺酸鈉水溶液，作為碳納米管分散劑；

2)加入碳納米管，在300-700W的功率下超聲分散5-10分鐘，制得質量分數為0.2-0.5％的碳納米管懸浮液；

步驟b中納米纖維素懸浮液的制備方法包括下列步驟：

1)配制質量分數30-50％的硫酸；

2)取配制的硫酸加熱攪拌，使溫度維持在44-45℃，然后取粉碎的脫脂棉，緩慢加入硫酸中，持續攪拌；

3)30-120分鐘后加入去離子水終止酸解反應，將所得混合物用去離子水反復漂洗后轉移至透析袋中透析至pH中性；

4)取上述混合物，加水稀釋，在500-900W功率下超聲粉碎100-150分鐘，即制備出納米纖維素懸浮液；

步驟c中復合導電凝膠的制備方法包括下列步驟：

1)取1-10g聚乙烯醇粉末加入100-500ml去離子水中，70-90℃加熱攪拌，至聚乙烯醇完全溶解形成均一透明的溶液；

2)取碳納米管分散液和納米纖維素懸浮液，加入聚乙烯醇水溶液中，70-90℃機械攪拌，加入1-5g交聯劑，繼續攪拌直至形成凝膠，即制成碳納米管-納米纖維素-聚乙烯醇復合導電凝膠。

2.根據權利要求1所述的碳納米管-納米纖維素-聚乙烯醇復合導電凝膠，其特征在于，步驟a中碳納米管為多層壁碳納米管或單層壁碳納米管；多層壁碳納米管，直徑10-20納米，長度30-100微米，純度大于95％；單層壁碳納米管，直徑1-2納米，長度5-30微米，純度大于85％；步驟c中聚乙烯醇分子量14-20萬，醇解度大于99％；交聯劑為硼酸鹽，碳納米管含量占固體組分中質量百分比為1～10％，納米纖維素含量占固體組分中質量百分比為1～2％。

3.權利要求1所述的碳納米管-納米纖維素-聚乙烯醇復合導電凝膠的制備方法，其特征在于該方法包括下列步驟：

a.制備碳納米管分散液；

b.制備納米纖維素懸浮液；

c.碳納米管分散液與納米纖維素懸浮液混合，加入到聚乙烯醇水溶液中，加入交聯劑，攪拌直至形成凝膠，即制成碳納米管-納米纖維素-聚乙烯醇復合導電凝膠；

其中：

步驟a中碳納米管分散液的制備方法包括下列步驟：

1)秤取十二烷基苯磺酸鈉粉末，加入去離子水中，攪拌溶解，配制成質量分數0.5-1.5％的十二烷基苯磺酸鈉水溶液，作為碳納米管分散劑；

2)加入碳納米管，在300-700W的功率下超聲分散5-10分鐘，制得質量分數為0.2-0.5％的碳納米管懸浮液；

步驟b中納米纖維素懸浮液的制備方法包括下列步驟：

1)配制質量分數30-50％的硫酸；

2)取制備的硫酸加熱攪拌，使溫度維持在44-45℃，然后取粉碎的脫脂棉，緩慢加入硫酸中，持續攪拌；

3)30-120分鐘后加入去離子水終止酸解反應，將所得混合物用去離子水反復漂洗后轉移至透析袋中透析至pH中性；

4)取上述混合物，加水稀釋，在500-900W功率下超聲粉碎100-150分鐘，即制備出納米纖維素懸浮液；

步驟c中復合導電凝膠的制備方法包括下列步驟：

1)取1-10g聚乙烯醇粉末加入100-500ml去離子水中，70-90℃加熱攪拌，至聚乙烯醇完全溶解形成均一透明的溶液；

2)取碳納米管分散液和納米纖維素懸浮液，加入聚乙烯醇水溶液中，70-90℃機械攪拌，加入1-5g交聯劑，繼續攪拌直至形成凝膠，即制成碳納米管-納米纖維素-聚乙烯醇復合導電凝膠。