表面复合碳纳米材料的方法
【专利摘要】本发明公开一种表面复合碳纳米材料的制备方法。先将需要复合的碳纳米材料加热到合适温度，然后将基材表面快速接触碳纳米材料，并适当加压，基材接触到高温的碳纳米材料，在接触处发生熔化或软化，在压力的作用下，碳纳米材料和基材熔合，脱离降温后，即获得碳纳米表面复合材料。本发明方法工艺简便，可适用于热塑性塑料、玻璃、金属材质的表面复合，便于批量化。
【专利说明】表面复合碳纳米材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合材料的制备方法，特别涉及一种表面复合碳纳米材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]以碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯和碳纳米角为代表碳纳米材料具有优异导电、导热性能。他们抗张强度能达到钢的100倍，硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性。它们化学性质稳定，可作为阻燃材料。具备这些优良的性质同时，它的密度只有钢的1/6。正因为如此，碳纳米材料愈发受到人们关注，正愈发广泛的应用于生活的各个领域。碳纳米材料的应用通常是以复合材料的方式应用的。而表面复合，是制备碳纳米复合材料的一种方式，正逐渐占据重要地位。因为通常物理和化学反应的是发生在表面，在材料的许多应用领域都是应用材料的表面性质。
[0003]在一些领域碳纳米材料的表面复合通常比体复合更为经济，相对于体复合方式，表面复合方式需要消耗更少的碳纳米材料，工艺过程通常消耗的能量也更少。目前，采用表面复合碳纳米材料的方式主要采用加粘合剂粘合、自组装、预制自支撑结构的方式。例如发明专利CN102741165A公开了一种将石墨烯和粘合剂混合涂覆在塑料制品表面而获得石墨烯复合材料的方法。此种方式需要引入额外的粘合剂物质，影响复合材料的最终性能，并且通过粘合剂粘合还存在脱落的问题。发明专利CN102463715A报道了一种微波加热的表面复合方式，但其需要预先制备一碳纳米管结构，工艺较为复杂，适用材料有限，批量化制造较为麻烦。发明专利CN103073192A公开了采用水玻璃混合CNT/CNF浆料涂布在玻璃表面，经过打磨，湿法刻蚀，成功将CNT/CNF植入玻璃表面。发明专利CN102584334A公开了一种采用自组装的方式在硅表面制备一层石墨烯复合薄膜，此方式需要经过较为复杂的表面处理过程。而发明专利CN101012106A则公开了一种在玻璃表面自组装制备碳纳米管复合膜的方法，同样有一个较为复杂和表面改性过程。发明专利CN103333621A公开了一种通过通电加热碳纳米纸的方式使其与热熔性基材复合而制得复合材料的方法，碳纳米纸就是用碳纳米材料制成的纸，此同样需要先将碳纳米粉末状材料先预制成一结构——碳纳米纸。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种工艺简便，便于批量化制造的表面复合碳纳米材料的方法。
[0005]本发明的目的是这样实现的，所述表面复合碳纳米材料的方法，包括:
A.碳纳米材料至少铺设于一面板上；
B.面板对碳纳米材料进行加热,使碳纳米材料保持一定温度；
C.至少一热熔性基材表面与碳纳米材料接触,并施加一定压力；
D.热熔性基材表面脱离加热面板。
[0006]所述碳纳米材料宏观为粉末状，具体为碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯和碳纳米角中的一种或者混合。
[0007]所述面板为能提供热源的平面或曲面。
[0008]所述碳纳米材料保持一定温度，温度为等于或大于热熔性基材熔点或者软化的温度。
[0009]所述热熔性基材材质为热塑性塑料、玻璃、金属。
[0010]所述热熔性基材性状为片状或块体状。
[0011]所述表面复合碳纳米材料的方法的实施环境为大气环境或者真空环境或者惰性气体环境。
[0012]所述表面复合碳纳米材料的方法制备的复合材料可应用于电极、阻燃材料、耐磨损材料、电磁屏蔽与吸收。
[0013]本发明提供的表面复合碳纳米材料的方法，工艺简便，可适用于热塑性塑料、玻璃、金属材质的表面复合，便于批量化。
[0014]【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明中一种表面复合碳纳米材料的方法步骤流程图。
[0016]图2为本发明中一实施例表面复合碳纳米材料的方法示意图，
图中:1-加热面板；2-铺设的碳纳米材料；3_热熔性基材。
[0017]图3为本发明中一实施例采用连续方式的表面复合碳纳米材料的方式示意图， 图中:1_加热面板；2_碳纳米材料连续加料口 ；3_热熔性基材；4_加压辊。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图与实施例对本发明一种表面复合碳纳米材料的方法作进一步对说明，但不以任何方式对本发明加以限制，依据本发明的教导所作的任何变更或替换，均属于本发明的保护范围。
[0019]本发明公开一种表面复合碳纳米材料的方法，所述表面复合碳纳米材料的方法，包括:
A.碳纳米材料至少铺设于一面板上；
B.面板对碳纳米材料进行加热,使碳纳米材料保持一定温度；
C.至少一热熔性基材表面与碳纳米材料接触,并施加一定压力；
D.热熔性基材表面脱离加热面板上的碳纳米材料。
[0020]所述碳纳米材料宏观为粉末状，具体为碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯和碳纳米角中的一种或者混合。
[0021 ] 所述面板为能提供热源的平面或曲面。
[0022]所述碳纳米材料保持一定温度，温度为等于或大于热熔性基材熔点或者软化温度。
[0023]所述热熔性基材材质为热塑性塑料、玻璃、金属。
[0024]所述热熔性基材性状为片状或块体状。
[0025]所述表面复合碳纳米材料的方法的实施环境为大气环境或者真空环境或者惰性气体环境。
[0026]所述表面复合碳纳米材料的方法制备的复合材料可应用于电极、阻燃材料、耐磨损材料、电磁屏蔽与吸收。
[0027]本发明公开的一种表面复合碳纳米材料的方法的原理是:先将需要复合的碳纳米材料加热到合适温度，然后将基材表面快速接触碳纳米材料，并适当加压，基材接触到高温的碳纳米材料，在接触处发生熔化或软化，在压力的作用下，碳纳米材料和基材熔合，脱离降温后，即获得碳纳米表面复合材料。
[0028]实施例1:
将碳纳米管按图2的方式，操作环境处于氮气保护下，均匀铺设于加热面板上，加热使碳纳米管温度保持在660°C，将铝锭一平面迅速接触在碳纳米管上，施加20MPa的压力，保持5s，铝锭即脱离加热面板，冷却，即在铝锭一表面复合了一层碳纳米管可应用于导电耐磨滑块。
[0029]实施例2:
将碳纳米纤维按图2的方式，操作环境处于氮气保护下，均匀铺设于加热面板上，加热使碳纳米纤维温度保持在700°C，将玻璃板一平面迅速接触在碳纳米纤维上，施加IOMPa的压力，保持3s，玻璃板即脱离加热面板，冷却，即在玻璃板一表面复合了一层碳纳米纤维，可应用于光化学电池电极。
[0030]实施例3:
将碳纳米角按图2的方式，操作环境处于氮气保护下，均匀铺设于加热面板上，加热使碳纳米角温度保持在330°C，将聚四氟乙烯板一平面迅速接触在碳纳米纤维上，施加SMPa的压力，保持ls，聚四氟乙烯板即脱离加热面板，冷却，即在聚四氟乙烯板一表面复合了一层碳纳米角，可应用于催化载体。
[0031]实施例4:
如图3所述设置操作装置，操作环境处于大气环境下，热熔性基材3为聚丙烯带状膜，碳纳米材料连续加料口 2所加料为碳纳米管，加热面板I保持碳纳米管温度为150°C，并控制圆筒形加热面板适宜的转速，连续加料口不断补充面板上的碳纳米管，加压辊4控制压强为5MPa，当聚丙烯带通过150°C的碳纳米管时，表面即被复合上一层碳纳米管层，可以应用与电磁屏蔽与吸收。
[0032]实施例5:
如图3所述设置操作装置，操作环境处于大气环境下，热熔性基材3为聚碳酸酯带状膜，碳纳米材料连续加料口 2所加料为碳纳米管和石墨烯混合材料,加热面板I保持碳纳米管和石墨烯混合料温度为210°C，并控制圆筒形加热面板适宜的转速，连续加料口不断补充面板上的碳纳米管和石墨烯，加压辊4控制压强为5MPa，当聚丙烯带通过210°C的碳纳米材料时，表面即被复合上一层碳纳米管和石墨烯混合层，可以应用阻燃材料、电磁屏蔽和聚合物电池电极。
[0033]实施例6:
将碳纳米角和碳纳米管混合粉按图2的方式，操作环境处于真空下，均匀铺设于加热面板上，加热使碳纳米角和碳纳米管混合粉温度保持在230°C，将PMMA —平面迅速接触在碳纳米角和碳纳米管混合粉上，施加SMPa的压力，保持ls，PMMA板即脱离加热面板，冷却，即在PMMA板一表面复合了一碳纳米角和碳纳米管混合层，可应用于染料敏化电池电极。
【权利要求】
1.一种表面复合碳纳米材料的方法，包括: A.碳纳米材料至少铺设于一面板上； B.面板对碳纳米材料进行加热,使碳纳米材料保持一定温度； C.至少一热熔性基材表面与碳纳米材料接触,并施加一定压力； D.热熔性基材表面脱离加热面板。
2.根据权利要求1所述的表面复合碳纳米材料的方法，其特征是:所述碳纳米材料宏观为粉末状，具体为碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯和碳纳米角中的一种或者混合。
3.根据权利要求1所述的表面复合碳纳米材料的方法，其特征是:所述面板为能提供热源的平面或曲面。
4.根据权利要求1所述的表面复合碳纳米材料的方法，其特征是:所述碳纳米材料保持一定温度，温度为等于或大于热熔性基材熔点或者软化的温度。
5.根据权利要求1所述的表面复合碳纳米材料的方法，其特征是:所述热熔性基材材质为热塑性塑料、玻璃、金属。
6.根据权利要求1所述的表面复合碳纳米材料的方法，其特征是:所述热熔性基材性状为片状或块体状。
7.根据权利要求1所述的表面复合碳纳米材料的方法，其特征是:所述表面复合碳纳米材料的方法的实施环境为大气环境或者真空环境或者惰性气体环境。
8.根据权利要求1所述的表面复合碳纳米材料的方法，其特征是:所述表面复合碳纳米材料的方法制备的复合材料可应用于电极、阻燃材料、耐磨损材料、电磁屏蔽与吸收。
【文档编号】B32B37/06GK103991266SQ201410225784
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】肖辉, 刘铸 申请人:昆明纳太能源科技有限公司