[发明专利]一种碳纳米管复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种碳纳米管复合材料及其制备方法和应用。所述碳纳米管复合材料，其包括碳纳米管和金属纳米粒子。优选地，还包括导电高分子材料。所述碳纳米管复合材料的制备方法包括：步骤S1，通过静电作用力将金属纳米粒子包覆到碳纳米管上，形成金属纳米粒子‑碳纳米管复合材料；任选地，还包括，步骤S2，将获得的金属纳米粒子‑碳纳米管复合材料与导电高分子材料相融合，获得导电高分子材料‑金属纳米粒子‑碳纳米管复合材料。所述碳纳米管复合材料的制备方法具有成本低、制备方便和操作简单等优点。同时含有该复合材料的导电粒子性能优异，在各向异性导电膜、框胶等TFT‑LCD相关领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于导电胶技术领域，具体涉及一种碳纳米管复合材及其制备方法和应用。

背景技术

各向异性导电膜(Anisotropic Conductive Film，ACF)和框胶(Sealant)主要用于不适合高温制程的液晶面板中。各向异性导电膜用于连接液晶面板以及驱动芯片，框胶用于密封液晶基板，两者均为同时具有接著、导电和绝缘特征的半透明高分子材料。其中，ACF最显著的特征是具有垂直导通、水平绝缘的特性，这一特性的实现主要依赖分布于ACF导电胶中的导电粒子。为了确保ACF的导电性能，导电粒子需具有良好的弹性性能及粒径均一性，确保电极与导电粒子有充分的接触面积；同时应尽量均匀地分散在导电胶内，避免发生横向导通。目前导电粒子以高分子塑胶球表面涂布金属为主，常使用的金属粉为镍、金、镍上镀金、银和锡合金等，其特点在于塑胶核心具有可压缩性，因此可增加电极与导电粒子间的接触面积，降低导通电阻。为了保证导电率，传统的方式通过提升导电粒子的充填率来实现，因此会导致资源浪费、横向导通等问题。

碳纳米管(Carbon nanotube，CNT)由单层或多层石墨片卷曲而形成，其直径一般为几十纳米，长度几到几十微米，被认为是一种典型的一维纳米材料，具有超强的导电性、导热性、耐强酸强碱和耐高温氧化等特性。另外，碳纳米管还具有独特的电学性质，既可以表现为金属性也可以表现为半导体性。当碳纳米管的管径小于6mm时，碳纳米管可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。但是碳纳米管与基体的相容性严重影响了其应用。通过对碳纳米管表面进行有效修饰，可改善其与基体材料的相容性，同时赋予其新的性能。

已有研究表明，对碳纳米管进行修饰后形成的碳纳米管复合材料可以提高碳纳米管的导电性能。将经过表面修饰的碳纳米管复合材料应用于导电粒子的制备，可以有效提高导电粒子的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种碳纳米管复合材料，含有该复合材料的导电粒子性能优异，在各向异性导电膜、框胶等TFT-LCD相关领域具有广阔的应用前景。

为此，本发明第一方面提供了一种碳纳米管复合材料，其包括碳纳米管和金属纳米粒子，且所述金属纳米粒子包覆在碳纳米管上。优选地，所述碳纳米管复合材料还包括导电高分子材料。

在本发明的一些实施方式中，所述导电高分子材料选自聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、聚苯胺和聚吡咯中的一种或多种。

在本发明的另一些实施方式中，所述金属纳米粒子选自金、银、铂、铜和镍纳米粒子中的一种或多种。

根据本发明，所述金属纳米粒子通过溶液法制备；具体地，所述金属纳米粒子的粒径为2-20nm。

本发明第二方面提供了一种如本发明第一方面所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其包括：

步骤S1，通过静电作用力将金属纳米粒子包覆到碳纳米管上，形成金属纳米粒子-碳纳米管复合材料；任选地，还包括，

步骤S2，将获得的金属纳米粒子-碳纳米管复合材料与导电高分子材料相融合，获得导电高分子-金属纳米粒子-碳纳米管复合材料。