合材料10的制备方法，包括以下步骤:
1)将碳基材料混合分散于溶剂中，制备成均匀分散的混合分散液；
2)去除上述混合分散液中的溶剂，制成具有导电导热网络的薄膜；
3)在上述薄膜中原位聚合柔性聚合物作为基体，揭去材料表面的滤膜后得到复合材料；
4)在上述复合材料上原位聚合有机导电聚合物材料，得到具有柔性聚合物层和导电层的碳基材料/聚合物复合材料。
[0032]实施例1
本实施例采用的碳基材料为使用化学气相沉积法生长的碳纳米管，碳纳米管的直径为10-30nm，长度为>5um，纯度多95% ;其他试剂均为市场购买的分析纯试剂，无需进一步处理。
[0033]本实施例的碳基材料/聚合物复合材料10的制备方法，包括以下4个步骤:
1)多壁碳纳米管分散液的制备:将150mg碳纳米管分散在50ml乙醇中，利用超声细胞破碎机在功率为240W下，超声处理lOmin，使得多壁碳纳米管均匀分散在乙醇中，制备成均勾分散的混合分散液；
2)去除上述混合分散液中的溶剂，制成具有导电导热网络的薄膜，具体地，使用抽滤漏斗及循环水真空泵，在孔隙450nm的有机系微孔滤膜上制备具有导电导热网络的薄膜；
3)在上述薄膜中原位聚合柔性聚合物作为基体，具体地，本实施例中，首先将硅橡胶的A组分(二甲基硅氧烷)与B组分(四乙氧基硅烷)进行混合。所述的硅橡胶是由聚二甲基硅氧烷的A、B两组分按A:B的质量比为5:1混合反应生成，在室温下固化12小时；
4)揭去步骤3)得到的材料表面的微孔滤膜，得到具有柔性聚合物层12和导电层的碳基材料/聚合物复合材料10，薄膜结构如图1所示。
[0034]在本实施例中，聚合物材料层12的聚合物材料为硅橡胶，多个碳纳米管在碳基材料/聚合物复合材料层11中均匀分布，且呈无序排列，相邻或者相近的多个碳纳米管之间部分接触，在碳基材料/聚合物复合材料层11中沿平行于底面的横向方向形成交错纵横的导电导热网络。进一步地，本实施例中多个碳纳米管在该碳基材料/聚合物复合材料层的顶面露头，可有利于应用时连接电子元件或其他电路。
[0035]碳基材料占碳基材料/聚合物复合材料10的质量百分比可根据实际需要选择，可以为0.01wt%~30wt%，碳纳米管可为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管或它们的组合。
[0036]实施例2
本实施例采用的碳基材料为使用化学气相沉积法生长的碳纳米管，碳纳米管的直径为10-30nm，长度为>5um，纯度多95% ;苯胺、过硫酸钱均为市场购买的的分析纯试剂，无需进一步处理。
[0037]本实施例的碳基材料/聚合物复合材料10还包括一层有机导电聚合物材料层21，所述的三层碳基材料/聚合物复合材料20的制备方法分为以下5个步骤:
1)多壁碳纳米管分散液的制备，将150mg碳纳米管分散在50ml乙醇中，利用超声细胞破碎机在功率为240W下，超声处理lOmin，使得多壁碳纳米管均匀分散在乙醇中，制备成均勾分散的混合分散液；
2)去除上述混合分散液中的溶剂，制成具有导电导热网络的薄膜，具体地，使用抽滤漏斗及循环水真空泵，在孔隙450nm的有机系微孔滤膜上制备具有导电导热网络的薄膜；
3)在上述薄膜中原位聚合柔性聚合物作为基体，得到复合材料，具体的，本实施例中，首先将硅橡胶的A组分(二甲基硅氧烷)和B组分(四乙氧基硅烷)按A:B的质量比为5:1混合反应生成，在室温下固化12小时，而后揭去微孔滤膜，得到复合材料；
4)在上述复合材料上原位聚合有机导电聚合物材料:具体包括，首先以Imol/L的盐酸为环境溶液，配备相同体积的0.2mol/L的苯胺单体溶液和0.2mol/L的过硫酸铵溶液，将步骤4制备的复合材料完全浸润到苯胺单体溶液中，然后在低温条件下，将过硫酸铵溶液以2滴/秒的速率滴加到上述溶液内，滴加完毕后，继续反应12h，取出复合有聚苯胺的复合材料，经过洗涤(大量去离子水、丙酮、乙醇)、烘干后，即可得到具有有机导电聚合物材料层21的碳基材料/电聚合物复合材料20，结构如图2所示。
[0038]在本实施例中，多个碳纳米管在碳基材料/聚合物复合材料层11中均匀分布，且呈无序排列，相邻或者相近的多个碳纳米管之间部分接触，在碳基材料/聚合物复合材料层中沿平行于底面的横向方向形成交错纵横的导电导热网络。
[0039]本发明所述碳基材料/聚合物复合材料可根据实际应用制作相应的层数，不仅局限于双层或三层。
[0040]本发明实施例1与实施例2所提供的碳基材料/聚合物复合材料具有良好的导电性。例如实施例1中，在碳纳米管质量分数达到10wt%时，电导率达到15.4 S/cm(1-V曲线如图3，样品尺寸为:30mmX 1mmX0.96mm)，相比于现有碳基材料/聚合物复合材料的电导率有了大幅提高，而与此同时，所使用的碳纳米管质量分数却有所降低，即可实现使用更少的碳纳米管达到复合材料具有更高的电导率这一有益效果。另外，碳纳米管之间紧密填充有聚合物材料，使得碳纳米管之间连接稳定，也使碳纳米管/聚合物复合材料层与聚合物材料层连接牢固、比现有产品的力学性能更为优良。所述碳基材料/聚合物复合材料具有良好的柔性，可用于电容器等储能器件的柔性电极。
[0041]以上内容是结合具体的实施方式对本发明作出的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种碳基材料/聚合物复合材料，其特征在于:其包括至少一层柔性聚合物层和至少一层导电层，所述导电层叠层设置在柔性聚合物层上，所述导电层为碳基材料/聚合物复合材料层。2.根据权利要求1所述的一种碳基材料/聚合物复合材料，其特征在于:所述柔性聚合物为硅橡胶、氟硅橡胶、聚氨脂、环氧树脂、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯腈中的一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的一种碳基材料/聚合物复合材料，其特征在于:所述碳基材料为石墨，碳黑，富勒烯，碳纳米管，石墨烯，碳纤维及它们的衍生物中的一种或两种以上的组合。4.如权利要求1所述的一种碳基材料/聚合物复合材料的制备方法，其特征在于:其包括以下步骤: 1)将碳基材料混合分散于溶剂中，制备成均匀分散的混合分散液； 2)去除上述混合分散液中的溶剂，制成具有导电导热网络的薄膜； 3)在上述薄膜中原位聚合柔性聚合物作为基体； 4)揭去步骤3)得到的材料表面的滤膜，得到具有柔性聚合物层和导电层的碳基材料/聚合物复合材料。5.根据权利要求4所述的一种碳基材料/聚合物复合材料，其特征在于:所述步骤I)中的溶剂为乙醇、丙酮或二甲基甲酰胺。6.根据权利要求4所述的一种碳基材料/聚合物复合材料，其特征在于:所述步骤I)中的混合分散是通过超声波破碎或超声波分散实现，所述步骤2)中去除混合分散液中的溶剂的方法为真空抽滤法。7.根据权利要求4所述的一种碳基材料/聚合物复合材料，其特征在于:所述碳基材料/聚合物复合材料中，碳基材料的质量百分含量为0.01~30wt%o8.根据权利要求1所述的一种碳基材料/聚合物复合材料，其特征在于:所述导电层还包括有机导电聚合物材料层，所述有机导电聚合物材料层叠层设置在碳基材料/聚合物复合材料层上。9.根据权利要求8所述的一种碳基材料/聚合物复合材料，其特征在于:所述有机导电聚合物材料为聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚苯乙炔、聚乙炔、聚苯硫醚及它们的衍生物中的一种或者两种以上的组合。10.如权利要求8所述的一种碳基材料/聚合物复合材料的制备方法，其特征在于:其包括以下步骤: 1)将碳基材料混合分散于溶剂中，制备成均匀分散的混合分散液； 2)去除上述混合分散液中的溶剂，制成具有导电导热网络的薄膜； 3)在上述薄膜中原位聚合柔性聚合物作为基体，揭去材料表面的滤膜后得到复合材料； 4)在上述复合材料上原位聚合有机导电聚合物材料，得到具有柔性聚合物层和导电层的碳基材料/聚合物复合材料。
【专利摘要】本发明公开了一种碳基材料/聚合物复合材料及其制备方法，所述碳基材料/聚合物复合材料，包括至少一层柔性聚合物层和至少一层导电层，所述导电层叠层设置在柔性聚合物层上，所述导电层为碳基材料/聚合物复合材料层或碳基材料/聚合物复合材料层与有机导电聚合物材料层。本发明的碳基材料/聚合物复合材料具有良好的导电性，另外，碳基材料之间紧密填充聚合物材料，使得碳基材料之间连接稳定，也使导电层与聚合物材料层连接牢固、力学性能更为优良，所述碳基材料/聚合物复合材料具有良好的柔性，可用于电容器等储能器件的柔性电极。
【IPC分类】B32B25/00, B32B9/04, B32B27/00
【公开号】CN104924701
【申请号】CN201510340083
【发明人】陈鲁倬, 张薇, 周培迪, 翁明岑, 张玲玲, 黄志高
【申请人】福建师范大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月18日