[發明專利]碳基復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 202111091165.0
• 申請日: 2021-09-17
• 公開（公告）號: CN113773598A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 袁奕琳;徐丹丹;何為
• 申請（專利權）人: 寧波信遠炭材料股份有限公司
• 主分類號: C08L33/02
• 分類號: C08L33/02;C08L63/00;C08K9/04;C08K3/04;H01M8/0223
• 代理公司: 北京君恒知識產權代理有限公司 11466
• 代理人: 張強

本發明公開了一種碳基復合材料的制備方法；將改性碳納米管研磨并分散在無水乙醇中，得到改性碳納米管懸浮液；將高分子樹脂溶解在所述改性碳納米管懸液中，加入硬化劑，超聲振蕩與攪拌，干燥，得到碳基復合材料。其中，改性碳納米管由11?羰基?Β?乙酰乳香酸改性碳納米管；制得的碳基復合材料具有較高力學性能以及優良的導熱性與導電性能，使其在燃料電池雙極板中具有廣泛的應用。

技術領域

本發明屬于碳基材料技術領域，具體涉及一種碳基復合材料的制備方法。

背景技術

碳納米管由于其獨特的力學、電學、光學性能，以及在納米尺度上的良好性能，所以被廣泛地應用在分子篩、藥物輸運、粒子交換、海水淡化等方面。作為碳納米管宏觀材料的主要代表，碳納米管膜既保留了碳納米管的微觀性狀，又具有良好的機械性能、穩定的化學性能等優點。碳納米管的制備和應用，得到國內外學者的廣泛關注。

碳納米管具有類似高分子的結構，與其復合并形成完整的結合界面，可以得到性能優異的復合材料。碳納米管和聚合物形成的復合材料的性能也取決于碳納米管的負載量，碳納米管通過功能化處理可以增加其在復合材料中的比重，與沒有功能化的碳納米管相比，其在復合材料中的分散性有了顯著的提高，同時碳納米管的進入也可以增強復合材料的機械性能。現有技術如公開號CN109851776A公開了一種聚芳醚酮/碳納米管復合材料及其制備方法和聚芳醚酮/碳納米管復合材料薄膜；其采用原位聚合的方式將碳納米管填充到聚芳醚酮基體中，碳納米管與聚合物分子鏈中的芴共軛結構形成π-π堆積作用，有利于碳納米管在聚芳醚酮基體中分散，進而使制備得到的聚芳醚酮/碳納米管復合材料具有較好的導熱性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有較高力學性能以及優良的導熱性與導電性能的碳基復合材料，使其在燃料電池雙極板中具有廣泛的應用。

本發明為實現上述目的所采取的技術方案為：

一種碳基復合材料，包括改性碳納米管和高分子樹脂；

其中，改性碳納米管由11-羰基-Β-乙酰乳香酸改性碳納米管；

高分子樹脂為聚酰亞胺、環氧樹脂、雙馬樹脂、酚醛樹脂、聚丙烯酸樹脂中的一種或幾種混合。

本發明采用11-羰基-Β-乙酰乳香酸改性碳納米管得到改性碳納米管，并將其作為碳基復合材料的成分，與高分子樹脂復合制得碳基復合材料，其提高了碳基復合材料的力學性能，使其具有較高的沖擊強度與彎曲強度；同時提高了碳基復合材料的熱導率與導電性能，可能是因為改性碳納米管能與高分子樹脂牢固結合，進而得到性能優良的碳基復合材料，使其在燃料電池雙極板中具有廣泛的應用。

本發明還公開了碳基復合材料在制備燃料電池雙極板中的用途。

本發明還公開了一種碳基復合材料的制備方法，包括：

將改性碳納米管研磨并分散在無水乙醇中，得到改性碳納米管懸浮液；

將高分子樹脂溶解在改性碳納米管懸液中，加入硬化劑，超聲振蕩與攪拌，干燥，得到碳基復合材料。

進一步地，改性碳納米管、高分子樹脂與硬化劑的重量比為1.8～2.5:1:0.2～0.4。

更進一步地，硬化劑為偶芐基二甲胺、二乙烯三胺、均苯四甲酸二酐中的一種。

進一步地，改性碳納米管的制備方法為：將多壁碳納米管倒入燒杯混酸溶液中，球磨，得到球磨后的酸化碳納米管；

將11-羰基-Β-乙酰乳香酸與球磨后的碳納米管混合均勻，加入催化劑，超聲、回流、過濾、洗滌、干燥，得到改性碳納米管。

更進一步地，混酸溶液中硫酸與硝酸的體積比為2～4:1，使碳納米管羧基化，產生較多的活性基團，進而為其改性奠定基礎。