[發(fā)明專利]一種NR-CNF-CNT導電納米復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611038116.X
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106750583B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發(fā)明（設計）人: 韓景泉;嚴鵬彬;徐信武;岳一瑩;王邵霖;劉博文;曹德盛;朱子琪;丁琴琴
• 申請（專利權）人: 南京林業(yè)大學
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08L1/02;C08K13/06;C08K7/24;C08K9/04;C08K3/06;C08K5/09;C08K3/22;H01B1/24
• 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(fā)明屬于高分子復合導電材料領域，公開了一種NR?CNF?CNT導電納米復合材料及其制備方法和應用。該復合材料采用下列方法制備得到：a.CNF懸浮液的制備；b.CNF?CNT納米雜化物的制備；c.NR?CNF?CNT導電納米復合材料的制備。該復合材料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(fā)明屬于高分子導電復合材料領域，涉及一種NR-CNF-CNT導電納米復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，以橡膠為基體的導電高分子納米復合材料由于其良好的電學和力學性能成為應用最多的高分子復合材料，它作為功能性材料發(fā)展得很快，在電磁干擾屏蔽、超級電容、光伏設備、傳感器和醫(yī)療器件等方面擁有廣闊的應用前景。

天然橡膠(Natural Rubber，NR)作為一種綜合性能優(yōu)異的綠色可再生資源，具有良好的柔韌性、制備流程簡單、成本低等特點，因而NR基導電復合材料被認為是一種理想的制作柔性傳感器的材料。但是，NR本身是非極性不飽和橡膠，其耐油、耐有機溶劑、耐熱氧老化、耐臭氧和抗紫外線性能較差。同時，其自由體積大，分子間作用力比較弱，因而強度和模量很低，機械性能差，經(jīng)過補強后才具有更高的使用價值。現(xiàn)在以NR為基體的導電復合材料的逾滲閾值很高，在制備過程中需要添加大量的導電填料才能形成導電網(wǎng)絡，不僅增加了導電復合材料的制作成本，也使得復合材料的加工性能和物理力學性能有一定程度的下降，極大地限制了NR基導電納米復合材料的應用。因此，引入性能優(yōu)越的填料，降低填料使用量，并且建立一個高效、多維度的導電網(wǎng)絡，是降低材料成本提高材料性能的關鍵。

纖維素納米纖絲(ColluloseNanofibril，CNF)是指直徑是納米尺度而長度較大的具有一定長徑比的線狀纖維素，通過機械的、化學的等方法將纖維素的任一維尺寸縮減至100nm以內(nèi)(通常指纖維素的直徑小于100nm)所得到的一種具有較高的物理機械強度、獨特的光學與電學、磁力學性能和流變性能的產(chǎn)物。將其作為一種新型的橡膠補強填料，可以發(fā)揮其輕質(zhì)、高縱橫比、高比強度和高模量等優(yōu)勢，并且其可降解性和可再生性也是其他補強填料無法比擬的。

碳納米管(Carbon nanotube,CNT)可以看成具有納米尺寸的碳的多層管狀物。它既可以作為導體，也可以成為半導體，這主要與管徑、管長、螺旋性等結構參數(shù)有關。其碳原子間以碳-碳π鍵結合，具有優(yōu)異的熱傳導能力、超導性能，當作為導體時，導電性能比銅更優(yōu)良。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(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，是良好的力學增強物質(zhì)和導電材料。

目前市場上還沒有具有較好力學性能及導電性能的NR-CNF-CNT導電納米復合材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種NR-CNF-CNT導電納米復合材料。

本發(fā)明的另一個目的是提供上述導電納米復合材料的制備方法。

本發(fā)明還有一個目的是提供上述導電納米復合材料在制備柔性導電材料中的應用。

本發(fā)明的目的是通過下列技術方案實現(xiàn)的：

一種NR-CNF-CNT導電納米復合材料，該復合材料采用下列方法制備得到：

a.CNF懸浮液的制備；

b.CNF-CNT納米雜化物的制備；

c.NR-CNF-CNT導電納米復合材料的制備。

所述的導電納米復合材料，其中步驟a中CNF懸浮液的制備方法包括以下步驟：

(1)取質(zhì)量分數(shù)40～70％的硫酸加熱攪拌，使溫度維持在45±1℃，然后取粉碎的脫脂棉10～50g，緩慢加入硫酸中，持續(xù)攪拌30～50分鐘；

不同的硫酸濃度所獲得的CNF的尺寸和形貌不同。