一种聚3-己基噻吩/碳纳米管复合材料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合材料领域，更具体地，设及一种聚3-己基唾吩/碳纳米管复合材 料及制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚3-己基唾吩因其优良的电光性能、环境稳定性和可溶解性在太阳能电池、电致 变色器件、化学传感器、电磁屏蔽材料等领域具有广泛应用前景。另一方面，碳纳米管因其 优异的机械性能、导热性能和电学性能，成为功能或结构复合材料的优良填料。与碳纳米管 复合已被用于提高聚3-己基唾吩薄膜的载流子迁移率、光电转化效率等特性。
[0003] 然而，由于碳纳米管之间存在较强的范德华力，碳纳米管通常会因发生团聚而不 能很好地分散在复合材料中，导致复合材料的电学性能、力学性能和导热性能不理想。若采 用强烈的化学或者物理手段提高碳纳米管的分散性，则会造成碳纳米管的形貌结构遭到破 坏，影响复合材料的电学性能、力学性能和导热性能。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的W上缺陷或改进需求，本发明提供了一种聚3-己基唾吩/碳纳米 管复合材料及制备方法，其目的在于通过高能超声及聚3-己基唾吩包覆的方法，制备碳纳 米管形貌完整、分布均匀的复合材料，由此解决现有的聚3-己基唾吩与碳纳米管复合的技 术问题。
[0005] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种聚3-己基唾吩/碳纳米管 复合材料，所述复合材料中含有聚3-己基唾吩30wt%至80wt%W及均匀分散的碳纳米管 Iwt%至15wt%，所述碳纳米管形貌完整，其直径在40皿至60皿之间，其长度在5ym至 15ym之间，所述碳纳米管表面包覆有厚度在3nm至lOnm之间的聚3-己基唾吩。
[0006] 优选地，所述聚3-己基唾吩/碳纳米管复合材料，其碳纳米管为多壁碳纳米管。
[0007] 优选地，所述聚3-己基唾吩/碳纳米管复合材料，其聚3-己基唾吩立构规整度大 于90%，数均分子量在40000至75000之间。
[000引优选地，所述聚3-己基唾吩/碳纳米管复合材料，其所述复合材料为复合膜或者 复合纤维。
[0009] 按照本发明的另一方面，提供了所述聚3-己基唾吩/碳纳米管复合材料的制备方 法，包括W下步骤：
[0010] (1)将聚3-己基唾吩和高分子量聚合物均匀分散于有机溶剂中，得到聚3-己基唾 吩/高分子量聚合物混合溶液，其中聚3-己基唾吩浓度在0. 2wt%至lOwt%之间，高分子 量聚合物浓度在0. 2wt%至2wt%之间；
[0011] (2)利用高能超声波将碳纳米管均匀分散于步骤（1)中得到的聚3-己基唾吩/ 高分子量聚合物混合溶液中，得到聚3-己基唾吩/碳纳米管/高分子量聚合物分散液，其 中碳纳米管的添加量为Iwt%至15wt%，高能超声波功率为300-500W，每工作3-5S间隔 l-3s，超声 5-20min;
[001引做将步骤似中制得的聚3-己基唾吩/碳纳米管/高分子量聚合物分散液诱铸 或者纺丝成型，即得到所述聚3-己基唾吩/碳纳米管复合材料。
[0013] 优选地，所述制备方法，其所述高分子量聚合物为聚氧化己締、聚甲基丙締酸甲 醋、聚己内醋中的一种。
[0014] 优选地，所述制备方法，其所述有机溶剂为氯仿、氯苯、四氨快喃、邻二氯苯、对二 氯苯中的一种或二种混合物。
[0015] 优选地，所述制备方法，其所述碳纳米管为多壁碳纳米管，其直径在40nm至60nm 之间，其长度在5ym至15ym之间。
[0016]优选地，所述制备方法，其所述聚3-己基唾吩/碳纳米管/高分子量聚合物分散 液，其中碳纳米管相互分离。
[0017] 优选地，所述制备方法，其步骤（3)将步骤（2)中制得的聚3-己基唾吩/碳纳米 管/高分子量聚合物分散液纺丝成型，纺丝成型条件如下；静电压范围为5kV至20kV;注射 累输送速率为0. 02血/min至5血/min;收集器的接收距离为5cm至20畑1。
[001引总体而言，通过本发明所构思的W上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有 近:效果：
[0019] (1)本发明提供的聚3-己基唾吩/碳纳米管复合材料，其中碳纳米管形貌完整且 分散均匀，取得了良好的电学、力学和导热等综合性能。
[0020] (2)本发明提供的聚3-己基唾吩/碳纳米管复合材料，可为制成复合膜或者复合 纤维，尤其适合作为复合纤维，进一步提高其比表面积、光电性能和力学性能等；
[0021] (3)本发明提供的聚3-己基唾吩/碳纳米管复合材料制备方法，开发了一套高能 超声间歇性工作的分散方法，并通过大量实验获得了该高能超声方法的一系列参数，包括 超声功率，工作时间、间隔时间、超声总时间，在保证碳纳米管的形貌不遭到破坏的前提下， 包覆聚3-己基唾吩并均匀分散。
[0022] (4)本发明提供的聚3-己基唾吩/碳纳米管复合材料制备方法，尤其适合制作复 合纤维，利用聚氧化己締来提高聚3-己基唾吩溶液的黏度；同时利用聚3-己基唾吩和碳纳 米管之间的31-JT相互作用，防止碳纳米管的缠绕。
【附图说明】
[0023] 图1是未处理的碳纳米管在溶液中的分散情况；
[0024] 图2是经过超声处理后碳纳米管在聚3-己基唾吩溶液中的形貌；
[0025] 图3和图4是经过超声处理后碳纳米管在聚3-己基唾吩溶液中的分散情况；
[0026] 图5是静电纺丝制备的复合纤维材料。
【具体实施方式】
[0027]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所设及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可W相互组合。
[002引本发明提供的聚3-己基唾吩/碳纳米管复合材料，含有聚3-己基唾吩30wt%至 80wt%W及均匀分散的碳纳米管Iwt%至15wt%，所述碳纳米管形貌完整，其直径在40nm 至60皿之间，其长度在5ym至15ym之间，所述碳纳米管表面包覆有厚度在3皿至10皿 之间的聚3-己基唾吩。所述碳纳米管优选为多壁碳纳米管，所述聚3-己基唾吩立构规整 度大于90%，数均分子量在40000至75000之间。复合材料为复合膜或者复合纤维。
[0029] 本发明提供的聚3-己基唾吩/碳纳米管复合材料，其制备方法包括W下步骤：
[0030] (1)将聚3-己基唾吩和高分子量聚合物均匀分散于有机溶剂中，得到聚3-己基唾 吩/高分子量聚合物混合溶液，其中聚3-己基唾吩浓度在0. 2wt%至lOwt%之间，高分子 量聚合物浓度在0. 2wt%至2wt%之间。所述高分子量聚合物为聚氧化己締、聚甲基丙締酸 甲醋、聚己内醋中的一种。所述有机溶剂为氯仿、氯苯、四氨快喃、邻二氯苯、对二氯苯中的 一种或二种混合物。
[0031] (2)利用高能超声波将碳纳米管均匀分散于步骤（1)中得到的聚3-己基唾吩/ 高分子量聚合物混合溶液中，得到聚3-己基唾吩/碳纳米管/高分子量聚合物分散液，其 中碳纳米管的添加量为Iwt%至15wt%，高能超声波功率为300-500W，每工作5-3S间隔 3-ls，超声5-20min。所述碳纳米管为多壁碳纳米管，其直径在40nm至60nm之间，其长度在 5ym至15ym之间。高能超声使得所述聚3-己基唾吩/碳纳米管/高分子量聚合物分散 液，其中碳纳米管相互分离，如图1所示，原始碳纳米管在溶液中呈现团聚形态；然而，如图 2、图3和图4所示，由于聚3-己基唾吩与碳纳米管之间的31-31相互作用，加W高能超声 波适当的辅助，碳纳米管表面成功包覆了一层较均匀的聚3-己基唾吩，减小了碳纳米管之 间的相互作用力，在不破坏形态的前提下呈现相互分离状态。
[003引做将步骤似中