[發(fā)明專利]碳納米管導(dǎo)電紙的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611043110.1
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN107034722A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李長英
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西聚潔瀚化工有限公司
• 主分類號: D21H11/14
• 分類號: D21H11/14;D21H17/69;D21H17/67;C01B32/168;D21H27/00
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司61220
• 代理人: 康凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳納米管導(dǎo)電紙的制備方法。

背景技術(shù)

造紙作為一門古老的藝術(shù)，曾經(jīng)對人類文明發(fā)展做出過杰出貢獻(xiàn)，在科技飛速發(fā)展的今天，仍然廣泛地應(yīng)用于通訊、包裝、建筑和現(xiàn)代生活的許多方面。“功能紙”是當(dāng)代研究的新興領(lǐng)域，它的出現(xiàn)引領(lǐng)了造紙業(yè)的巨變。利用紙的柔韌性和吸附性，加入相應(yīng)功能材料，紙就可以具有導(dǎo)電、磁性、發(fā)光、催化、抗菌、隔音、阻燃等特性。其中導(dǎo)電紙的研究進(jìn)展較快，導(dǎo)電紙是一種具有導(dǎo)電特性的功能紙，可廣泛應(yīng)用于防靜電包裝材料、電磁屏蔽材料、新能源和電化學(xué)材料、面狀發(fā)熱材料、傳感和制動材料等領(lǐng)域。

碳納米管作為納米材料，具有優(yōu)越的物理化學(xué)和機(jī)械性能，其導(dǎo)電性好，比表面積大，吸附性強(qiáng)，長徑比大，易構(gòu)成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，在與紙纖維復(fù)合后可以制得性能優(yōu)異的導(dǎo)電紙，表現(xiàn)出良好的電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提出一種碳納米管導(dǎo)電紙的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案在于：

碳納米管導(dǎo)電紙的制備方法，包括如下步驟：

（1）碳納米管的石墨化處理

將碳納米管置于石墨坩堝，放入石墨化爐內(nèi)，石墨化爐抽取真空后通入高純氬氣保護(hù)，緩慢升溫至2500~2800℃以上保溫30~45min，停爐降溫，石墨化處理結(jié)束；取出石墨化處理后的碳納米管樣品，稱取碳納米管，將碳納米管研磨成粉末，放入球磨罐中以230~250r/min 轉(zhuǎn)速在行星球磨機(jī)中球磨2~2.5h，制得結(jié)構(gòu)均勻、高純度的碳納米管；

（2）導(dǎo)電纖維的制備

稱取2~2.5g再生紙纖維，置于一定量蒸餾水中，采用3500~4000r/min 高速剪切分散2.5~3h，靜置2~3h，濾掉部分上清液，取下層濁液備用；稱取2~3g石墨化碳納米管和未石墨化碳納米管，經(jīng)無水乙醇潤濕后溶于蒸餾水中，超聲處理1.5~2h；將制成的碳納米管分散液加入至紙纖維懸濁液內(nèi)，以3500~4000r/min 高速剪切1~2h，形成導(dǎo)電纖維懸濁液；

（3）碳納米管導(dǎo)電紙的成形

將導(dǎo)電纖維懸浮液均勻沉積在濾紙上，形成致密纖維網(wǎng)，經(jīng)過軋制后置于50~60℃干燥箱烘干10~12h后，制成碳納米管導(dǎo)電紙。

所述的在形成導(dǎo)電纖維懸濁液時，若液體表面有氣泡，則加磷酸三丁酯直至無氣泡。

所述的將導(dǎo)電纖維懸浮液均勻沉積在濾紙上時采用真空抽濾法。

所述的球磨機(jī)采用行星球磨機(jī)。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于：

碳納米管導(dǎo)電紙作為一種新型的復(fù)合材料，在電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)方面具有優(yōu)異的性能，通過石墨化處理后，去除了碳納米管內(nèi)部雜質(zhì),改善了碳納米管的微觀結(jié)構(gòu),提高了結(jié)晶度，使原子排列規(guī)整致密，并且更易于分散于紙纖維之間，明顯提高了碳納米管導(dǎo)電紙的綜合性能。經(jīng)石墨化改性后導(dǎo)電紙的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性大幅提升。

具體實(shí)施方式

碳納米管導(dǎo)電紙的制備方法，包括如下步驟：

實(shí)施例1

（1）碳納米管的石墨化處理

將碳納米管置于石墨坩堝，放入石墨化爐內(nèi)，石墨化爐抽取真空后通入高純氬氣保護(hù)，緩慢升溫至2500℃以上保溫30min，停爐降溫，石墨化處理結(jié)束；取出石墨化處理后的碳納米管樣品，稱取碳納米管，將碳納米管研磨成粉末，放入球磨罐中以230r/min 轉(zhuǎn)速在行星球磨機(jī)中球磨2h，制得結(jié)構(gòu)均勻、高純度的碳納米管；

（2）導(dǎo)電纖維的制備

稱取2g再生紙纖維，置于一定量蒸餾水中，采用3500r/min 高速剪切分散2.5h，靜置2h，濾掉部分上清液，取下層濁液備用；稱取2g石墨化碳納米管和未石墨化碳納米管，經(jīng)無水乙醇潤濕后溶于蒸餾水中，超聲處理1.5h；將制成的碳納米管分散液加入至紙纖維懸濁液內(nèi)，以3500r/min 高速剪切1h，形成導(dǎo)電纖維懸濁液；

（3）碳納米管導(dǎo)電紙的成形

將導(dǎo)電纖維懸浮液均勻沉積在濾紙上，形成致密纖維網(wǎng)，經(jīng)過軋制后置于50℃干燥箱烘干10h后，制成碳納米管導(dǎo)電紙。

形成導(dǎo)電纖維懸濁液時，若液體表面有氣泡，則加磷酸三丁酯直至無氣泡。所述的將導(dǎo)電纖維懸浮液均勻沉積在濾紙上時采用真空抽濾法。所述的球磨機(jī)采用行星球磨機(jī)。

實(shí)施例2

（1）碳納米管的石墨化處理