[發明專利]一種木基碳納米管復合導電薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 202010331454.2
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111647196B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 何文;曹濟舟;蘆夢婷;周星琲;強瀚;李澤;梁爽;成婉榕
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C08J9/42
• 分類號: C08J9/42;C08J9/40;C08J9/36;C08L1/02;C08K3/04
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

本發明提出的是一種木基碳納米管復合導電薄膜的制備方法，以木片為原料制備成多尺度孔隙結構的木質基板，再以納米纖維素為分散劑，將碳納米管均勻分散后形成混合液，真空浸漬進入多尺度孔隙結構的木質基材中，然后將該復合體形成水凝膠，再冷凍干燥成氣凝膠，最終調濕處理后壓制成木基碳納米管復合導電薄膜。本發明采用木基纖維素作為支撐框架，具有優異的力學強度；碳納米管均勻地分布在木片內部，形成均勻的導電網絡結構，使得制備的產品具有較高的導電性；利用納米纖維素的羥基和木材纖維素上的羥基在水凝膠形成過程以及熱壓過程中能行成大量的氫鍵，提高兩者之間的界面結合力，從而提升復合材料整體結構的穩定性。

技術領域

本發明涉及的是一種木基碳納米管復合導電薄膜的制備方法，屬于竹/木材加工技術領域。

背景技術

復合材料是運用高新材料制備技術將不同性質的材料組分優化組合而成的新材料，復合材料通常不僅能夠保持各組分材料性能的優點，而且可以通過各組分性能的互補和關聯獲得單一組分材料所不能達到的綜合性能。其中，木基復合材料是以木質材料為主,復合其它材料而構成具有微觀結構和特殊性能的新型材料，在保留原本木質材料來源廣、易加工、成本低等特性的基礎上，根據需要添加不同的復合成分，以拓展木基材料在各領域中的應用，尤其是利用木材制備的復合導電材料，目前已廣泛應用于電磁屏蔽和電極材料制作等尖端技術領域。

然而，在目前的復合導電材料的生產制備過程中逐漸發現，導電材料絕大部分僅僅覆蓋在木材表面，無法均勻地分布在木材的內部，制備的復合導電材料普遍存在著導電不均勻、易磨損、性能偏差等問題。因此，如何在選擇高性能導電材料的同時，增強木基材料滲透性和各方面性能強度，是現有技術研究的關鍵所在，也是進一步提高復合材料導電性和穩定性，以進一步拓寬在高附加值的電子產品領域的應用的前提。

發明內容

本發明的目的在于解決現有木基復合導電材料的結構和制備方法存在的上述缺陷，提出一種木基碳納米管復合導電薄膜的制備方法，以木片為原料制備成多尺度孔隙結構的木質基板，再以納米纖維素為分散劑，將碳納米管均勻分散并緊密充分結合，制備得到的復合材料界面結合力強，力學強度優異，導電率高。

本發明的技術解決方案：一種木基碳納米管復合導電薄膜的制備方法，具體包括如下步驟：

（一）截取木片并去除部分木質素和半纖維素成分，制備成具有高孔隙率且僅依靠纖維素連接支撐的纖維素片狀材料；

（二）以生物質原料制備納米纖維素，將碳納米管分散在納米纖維素溶液中，制備成納米纖維素/碳納米管溶液；

（三）通過真空浸漬法將納米纖維素/碳納米管溶液浸漬進纖維素片狀材料中；

（四）將充滿納米纖維素/碳納米管溶液的纖維素片狀材料置入濃鹽酸揮發氣體中，使納米纖維素/碳納米管溶液在纖維素片狀材料中形成水凝膠；

（五）將充滿納米纖維素/碳納米管水凝膠的纖維素片狀材料冷凍干燥，制備成充滿納米纖維素/碳納米管氣凝膠的復合纖維素片狀材料；

（六）將充滿納米纖維素/碳納米管氣凝膠的復合纖維素片狀材料放入恒溫調濕箱中調濕處理后，放入壓機中壓制成木基碳納米管復合導電薄膜。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1）以闊葉材的橫切面截取材料，通過部分去除木質素和半纖維素的方法，可獲得孔隙率高，且具有多尺度孔隙結構的木材基質，為碳納米管的浸漬提供充足的容納空間；同時，主要靠纖維素作為支撐框架的木片可以納米纖維素分散的碳納米管提供較好的力學支撐，具有優異的力學強度；

2）將碳納米管用納米纖維素分散后浸漬進多孔隙結構的木片中，并通過形成水凝膠，再冷凍干燥成氣凝膠的過程能將碳納米管均勻地分布在木片內部，在木材的孔隙中形成均勻的導電網絡結構，使得制備的產品具有較高的導電性；