[发明专利]碳纳米管改性的高导电高韧性石墨粘胶的制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及树脂材料技术领域，尤其涉及一种碳纳米管改性的高导电高韧性石墨粘胶的制备方法。

背景技术

导电胶主要由树脂基体、导电粒子和分散剂、助剂等组成。基体主要包括环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚氯酯等。虽然高度共轭类型的高分子本身结构也具有导电性，如大分子吡啶类结构等，可以通过电子或离子导电，但这类导电胶的导电性最多只能达到半导体的程度，不能具有像金属一样低的电阻，难以起到导电连接的作用。目前市场上使用的导电胶大都是填料型。

导电胶要求导电粒子本身要有良好的导电性能粒径要在合适的范围内，能够添加到导电胶基体中形成导电通路。常规的导电填料一般是金、银、铜、铝、锌、铁、镍的粉末和石墨及一些导电化合物。然而，一般导电胶中导电填料的加入量都在50％以上，这往往导致导电胶的树脂基体的黏度大幅度增加，影响了胶黏剂的机械性能。

碳纳米管在一定的特定结构下可以表现出金属性的良好电导率。此外，碳纳米管还具有极高的强度和极大的韧性，理论上抗拉强度为钢的100倍，碳纤维的近2倍，是目前为止人类所知的比强度和比刚度最高的材料。而密度仅为钢的1/6，并具有很好的柔韧性。

膨胀石墨经滚压形成的石墨纸，与浸胶后的纤维线滚压热固形成石墨带，用于制作柔性石墨接地体。浸胶工艺中采用的胶液，采用热固型丙烯酸酯胶或酚醛树脂等，热固后表现出高电阻率，用量多了会影响接地体的电导率，用量少了会影响石墨的附着力。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种碳纳米管改性的高导电高韧性石墨粘胶的制备方法，将制得的石墨粘胶用于制作柔性石墨接地体的浸胶工艺，在提高石墨纸与纤维的附着力的同时，还可提高复合石墨带的导电性和柔韧性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

碳纳米管改性的高导电高韧性石墨粘胶的制备方法，包括步骤：

步骤1，在碳纳米管表面化学修饰上亲水性基团；

步骤2，将分散剂溶解于去离子水中获得分散剂溶液，其中分散剂质量分数为0.4~4%；

步骤3，将带亲水性基团的碳纳米管分散于分散剂溶液，获得碳纳米管分散液，其中碳纳米管质量分数为2~10%；

步骤4，将碳纳米管分散液低速离心后取上层清液，将上层清液与树脂原液按质量比（20~60）：100混合，获得碳纳米管改性的石墨粘胶。

作为优选，碳纳米管为多壁碳纳米管。

上述分散剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。

上述树脂原液为热固型丙烯酸酯胶或酚醛树脂。

步骤1中采用酸化或纯化工艺在碳纳米管表面化学修饰上亲水性基团。

步骤2中采用搅拌和超声振荡方式将分散剂溶解于去离子水。

步骤3中采用超声振荡方式将带亲水性基团的碳纳米管分散于分散剂溶液。

步骤4中采用搅拌和超声振荡方式将上层清液与树脂原液混合。

 

本发明石墨粘胶可用于石墨线的浸胶工艺，石墨线可用于石墨接地体，其具体应用为：对蠕虫石墨进行辊压制成蠕虫石墨纸；将无机纤维和金属纤维表面浸润本发明石墨粘胶，并敷设于两层蠕虫石墨纸间，经热固、辊压得到复合石墨纸；裁切复合石墨纸得到复合石墨带，对复合石墨带进行捻制获得低电阻率石墨线。

将本发明石墨粘胶用于制备柔性石墨接地体的浸胶工艺，在提高石墨纸与纤维附着力的同时，还可显著提高复合石墨带的导电性和柔韧性。

附图说明

图1是本发明石墨粘胶制备工艺示意图。

具体实施例

具体实施时，本发明步骤如下：

步骤1，在碳纳米管表面化学修饰上亲水性基团。

可通过酸化或纯化等工艺在碳纳米管表面化学修饰上亲水性基团，如羟基。本步骤属于常规技术，在此不作赘述。

步骤2，制备分散剂溶液。

称量50ml去离子水，加入分散剂，如十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠，分散剂质量为去离子水质量的0.4%~4%；通过搅拌配合超声震荡方式将分散剂均匀溶解于去离子水中。

步骤3，制备碳纳米管分散液。

采用超声波振荡方式将修饰有亲水性基团的碳纳米管均匀分散于分散剂溶液中，形成碳纳米管分散液，其中碳纳米管质量为去离子水质量的2％~10%。

步骤4，制备碳纳米管改性的石墨粘胶。