一种聚合物/碳纳米管复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复合材料的制备领域，具体指一种聚合物/碳纳米管复合材料的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 碳纳米管是由碳-碳共价键结合而成的新型碳材料，是一种纳米尺度的由碳原子 形成的石墨片卷曲而成的无缝、中空的管体，具有完整的分子结构。碳纳米管管径小、长径 比大的特点使其具有优良的电学和力学性能；碳纳米管的杨氏模量和剪切模量与金刚石相 同，理论强度可达l〇6MPa，是钢的100倍；碳纳米管具有很高的初性，而密度仅为钢的1/7 ; 碳纳米管还具有耐强酸、强碱性，在空气中70(TCW下基本不会发生氧化，有望成为复合材 料的增强体。虽然碳纳米管作为复合材料增强组分在理论上具有明显优势，但是碳纳米管 在聚合物基体中的良好分散及其界面结合能力是提高复合材料性能的关键。
[0003] 为了得到性能良好的聚合物/碳纳米管复合材料，近年来科研工作者们对碳纳米 管的表面改性做了诸多工作，如公开号为CN102079507A的中国专利申请《在碳纳米管表面 形成缺陷的方法》（申请号；CN201010617897.4)所披露，用电子束蒸锻及磁控姗射的方法制 备含有二氧化娃、氧化铅的掩膜层，通过将碳纳米管设置在基底表面，并对沉积有掩膜层的 碳纳米管表面进行离子刻蚀，从而造成碳纳米管表面缺陷；公开号为CN1778672A的中国专 利申请《碳纳米管表面化学修饰的方法》（申请号；CN200510030120.7)所披露，通过将金属 与二甲苯丽在有机溶剂中反应生成碳自由基或者碳负离子活性基团，并与碳纳米管进行相 互作用，从而对碳纳米管壁进行表面修饰；文献《碳纳米管的分散及表面改性》（高嫌，刘阳 桥，娃酸盐通报，2005年）从碳纳米管共价、非共价功能化表面修饰和无机纳米颗粒改性H 个方面介绍了国内外专家对碳纳米管表面进行改性的相关研究。
[0004] 上述对碳纳米管进行表面修饰或改性的方法虽然可W使碳纳米管在聚合物基体 中能进行良好的分散，但是由于在修饰或改性过程中会对碳纳米管的自身结构造成一定破 坏，致使其不能保持原有的力学性能，且碳纳米管的长径比大大降低，限制了碳纳米管复合 材料的应用范围；另外，由于在碳纳米管表面修饰或改性过程中需使用大量有毒含团试剂， 因此，通过表面修饰或改性W使碳纳米管在聚合物基体中进行良好分散的方法不仅对环境 危害较大，且只能在实验室小范围内使用，不利于工业化应用。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种不经过表面修饰或 改性就能使碳纳米管在聚合物基体中进行良好分散的聚合物/碳纳米管复合材料的制备 方法。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为；一种聚合物/碳纳米管复合材料 的制备方法，其特征在于包括W下步骤：
[0007] (1)将聚合物置于有机溶剂中，在揽拌条件下对所述有机溶剂进行恒温加热并使 其反复回流冷凝，直至聚合物完全溶解，得到母液A;上述恒温加热的温度与聚合物的烙融 温度偏差在-5C~-rc ;
[000引（2)将纯化的碳纳米管分散在有机溶剂中，并进行超声处理40~80分钟，得到母 液B;该步骤中的有机溶剂与步骤（1)中所使用的有机溶剂相同；
[0009] (3)按碳纳米管在聚合物/碳纳米管复合材料中所占的质量百分比为1%~10%， 将母液A与母液B混合，揽拌12~24小时后转入旋转蒸发仪直至溶剂蒸干，得到聚合物/ 碳纳米管复合材料。
[0010] 步骤（1)中所述的聚合物为具有结晶性的热塑性树脂或/和接枝共聚物及其嵌段 共聚物；作为优选，所述的聚合物为聚己帰、聚丙帰、聚氯己帰、聚苯己帰、聚甲酵、聚下帰、 聚下二帰、尼龙、聚对苯二甲酸己二醇醋、聚碳酸醋、聚帰姪弹性体中的一种或几种的混合 物。
[0011] 优选地，步骤（1)中所述的有机溶剂为石油離、二甲苯或十氨化蔡中的一种；所述 的恒温加热为油浴加热。
[0012] 步骤（2)中所述的碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管或碳纳 米管中的一种。
[0013] 较好的，所述母液A的浓度为0.Ig/mL~0. 3g/mU优选为0. 2g/mL;所述母液B的 浓度为 0. 4g/mL~0.6g/mL，优选为 0. 5g/mL。
[0014] 与现有技术相比，本发明的优点在于；本发明通过将聚合物与碳纳米管分别置于 相同的有机溶剂中并进行混合，利用聚合物结晶性链段与碳纳米管之间的非共价键力作用 制备复合材料，无需对碳纳米管进行表面修饰或改性，即可使碳纳米管在聚合物基体中进 行良好的分散，避免了碳纳米管改性过程中对其自身结构的破坏，且制备方法绿色环保、过 程中无有毒物质使用，为聚合物/碳纳米管复合材料的进一步应用提供了良好的条件。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明实施例4中制备的聚合物/碳纳米管复合材料的AFM图；
[0016] 图2为本发明实施例6中制备的聚合物/碳纳米管复合材料的AFM图。
【具体实施方式】
[0017]W下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[001引 实施例1:
[0019] (1)将lOg聚己帰置于含有50血石油離的烧瓶中，在揽拌作用下对上述石油離进 行油浴加热，油浴加热的温度与聚己帰烙融温度的偏差为-5C，烧瓶的一端口连接有冷凝 回流装置，烧瓶中的石油離在油浴加热作用下不断冷凝回流，直至聚己帰完全溶解在石油 離中，得到浓度为0.2g/mL的母液A;
[0020] (2)将纯化的单壁碳纳米管分散在石油離中并进行超声处理40分钟，制备浓度为 0. 5g/mL的母液B;
[0021] (3)按碳纳米管在聚合物/碳纳米管复合材料中所占的质量百分比为5%，将母液A 与母液B混合，揽拌12小时后转入旋转蒸发仪直至溶剂蒸干，得到聚合物/碳纳米管复合 材料。
[0022] 实施例2:
[0023] (1)将5g线型低密度聚己帰和5g高立构规整性聚丙帰置于含有50血十氨化蔡的 烧瓶中，在揽拌作用下对上述十氨化蔡进行油浴加热，油浴加热的温度与线型低密度聚己 帰和高立构规整性聚丙帰混合物的烙融温度偏差为-rc，烧瓶的一端口连接有冷凝回流装 置，烧瓶中的十氨化蔡在油浴加热作用下不断冷凝回流，直至线型低密度聚己帰和高立构 规整性聚丙帰完全溶解在十氨化蔡中，得到母液A;
[0024] (2)将纯化的多壁碳纳米管分散在十氨化蔡中并进行超声处理60分钟，制备浓度 为0. 5g/mL的母液B;
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