[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

本發明屬于高分子復合導電材料領域，公開了一種碳納米管?納米纖維素?聚乙烯醇復合導電凝膠及其制備方法和應用。該凝膠采用下列方法制備得到的：a.制備碳納米管分散液；b.制備納米纖維素懸浮液；c.取碳納米管和納米纖維素的混合物，加入到聚乙烯醇水溶液中，加入交聯劑，攪拌直至形成凝膠，即得。該凝膠可用于制備柔性導電材料，具有較好的應用前景。

技術領域

本發明屬于高分子復合導電材料領域，涉及一種碳納米管-納米纖維素-聚乙烯醇復合導電凝膠及其制備方法和應用。

背景技術

聚乙烯醇(PVA)水凝膠是親水性聚乙烯醇大分子經交聯后形成的網絡狀結構的水溶脹體。PVA分子鏈上有許多羥基很容易形成氫鍵，因此PVA水凝膠具有穩定的化學性質、易于成型、良好的生物相容性、無毒無害，這些特性使PVA水凝膠可以用作傷口敷料、藥物釋放載體、組織工程等生物醫學領域。為了改善PVA水凝膠的力學性能以及拓展應用領域，常把PVA水凝膠與其它材料進行復合。PVA水凝膠加入納米纖維素來增強力學性能，PVA水凝膠加入導電材料(聚苯胺、聚吡咯、碳納米管、石墨烯等)形成導電凝膠。

碳納米管(CNTs)的碳原子間以碳-碳π鍵結合，實驗推算出CNT的楊氏模量平均為1.8Tpa，抗拉強度近250Gpa。此外，CNT還有很高的熱穩定性和化學穩定性，優異的熱傳導能力、超導性能。是良好的力學增強物質和導電材料。

纖維素是自然界里儲量最豐富的可再生高分子生物，它在地球上每年的產量可以達到750億噸。納米纖維素纖維(CNF)長度為10-1000nm，橫截面尺寸只有5～20nm。軸向楊氏模量在110到220GPa之間，橫向楊氏模量約為10至50GPa，抗拉強度約為7.6GPa，而密度僅為1.6g/cm^-3，是一種高強度的輕質納米材料。因此，非常適合作為水凝膠的力學增強相。

導電水凝膠不僅擁有一般水凝膠的高含水率及生物相容性，還由于導電物質的加入增強了其導電性及機械強度，在兼具傳統水凝膠優點的同時，良好的導電性使其具有更高的實際應用價值。比如在保持固相尺寸穩定性的前提下，根據不同的電導率特點，其能應用在導電薄膜，涂層，電化促動器，傳感器，化學閥，生物材料和人造肌肉等諸多方面。

目前市場上還沒有具有較好力學性能及導電性能的碳納米管-納米纖維素-聚乙烯醇復合導電凝膠。

發明內容

本發明的目的是提供一種碳納米管-納米纖維素-聚乙烯醇復合導電凝膠。

本發明的另一個目的是提供上述復合導電凝膠的制備方法。

本發明還有一個目的是提供上述復合導電凝膠在制備柔性導電材料中的應用。

本發明的目的是通過下列技術方案實現的：

一種碳納米管-納米纖維素-聚乙烯醇復合導電凝膠，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.碳納米管分散液和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。

所述的復合導電凝膠，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，制備碳納米管分散劑；

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，保存備用；