一種聚合物/碳納米管復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及復合材料的制備領域，具體指一種聚合物/碳納米管復合材料的制備 方法。
【背景技術】
[0002] 碳納米管是由碳-碳共價鍵結合而成的新型碳材料，是一種納米尺度的由碳原子 形成的石墨片卷曲而成的無縫、中空的管體，具有完整的分子結構。碳納米管管徑小、長徑 比大的特點使其具有優良的電學和力學性能；碳納米管的楊氏模量和剪切模量與金剛石相 同，理論強度可達l〇6MPa，是鋼的100倍；碳納米管具有很高的初性，而密度僅為鋼的1/7 ; 碳納米管還具有耐強酸、強堿性，在空氣中70(TCW下基本不會發生氧化，有望成為復合材 料的增強體。雖然碳納米管作為復合材料增強組分在理論上具有明顯優勢，但是碳納米管 在聚合物基體中的良好分散及其界面結合能力是提高復合材料性能的關鍵。
[0003] 為了得到性能良好的聚合物/碳納米管復合材料，近年來科研工作者們對碳納米 管的表面改性做了諸多工作，如公開號為CN102079507A的中國專利申請《在碳納米管表面 形成缺陷的方法》（申請號；CN201010617897.4)所披露，用電子束蒸鍛及磁控姍射的方法制 備含有二氧化娃、氧化鉛的掩膜層，通過將碳納米管設置在基底表面，并對沉積有掩膜層的 碳納米管表面進行離子刻蝕，從而造成碳納米管表面缺陷；公開號為CN1778672A的中國專 利申請《碳納米管表面化學修飾的方法》（申請號；CN200510030120.7)所披露，通過將金屬 與二甲苯麗在有機溶劑中反應生成碳自由基或者碳負離子活性基團，并與碳納米管進行相 互作用，從而對碳納米管壁進行表面修飾；文獻《碳納米管的分散及表面改性》（高嫌，劉陽 橋，娃酸鹽通報，2005年）從碳納米管共價、非共價功能化表面修飾和無機納米顆粒改性H 個方面介紹了國內外專家對碳納米管表面進行改性的相關研究。
[0004] 上述對碳納米管進行表面修飾或改性的方法雖然可W使碳納米管在聚合物基體 中能進行良好的分散，但是由于在修飾或改性過程中會對碳納米管的自身結構造成一定破 壞，致使其不能保持原有的力學性能，且碳納米管的長徑比大大降低，限制了碳納米管復合 材料的應用范圍；另外，由于在碳納米管表面修飾或改性過程中需使用大量有毒含團試劑， 因此，通過表面修飾或改性W使碳納米管在聚合物基體中進行良好分散的方法不僅對環境 危害較大，且只能在實驗室小范圍內使用，不利于工業化應用。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀，提供一種不經過表面修飾或 改性就能使碳納米管在聚合物基體中進行良好分散的聚合物/碳納米管復合材料的制備 方法。
[0006]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為；一種聚合物/碳納米管復合材料 的制備方法，其特征在于包括W下步驟：
[0007] (1)將聚合物置于有機溶劑中，在攬拌條件下對所述有機溶劑進行恒溫加熱并使 其反復回流冷凝，直至聚合物完全溶解，得到母液A;上述恒溫加熱的溫度與聚合物的烙融 溫度偏差在-5C~-rc ;
[000引（2)將純化的碳納米管分散在有機溶劑中，并進行超聲處理40~80分鐘，得到母 液B;該步驟中的有機溶劑與步驟（1)中所使用的有機溶劑相同；
[0009] (3)按碳納米管在聚合物/碳納米管復合材料中所占的質量百分比為1%~10%， 將母液A與母液B混合，攬拌12~24小時后轉入旋轉蒸發儀直至溶劑蒸干，得到聚合物/ 碳納米管復合材料。
[0010] 步驟（1)中所述的聚合物為具有結晶性的熱塑性樹脂或/和接枝共聚物及其嵌段 共聚物；作為優選，所述的聚合物為聚己帰、聚丙帰、聚氯己帰、聚苯己帰、聚甲酵、聚下帰、 聚下二帰、尼龍、聚對苯二甲酸己二醇醋、聚碳酸醋、聚帰姪彈性體中的一種或幾種的混合 物。
[0011] 優選地，步驟（1)中所述的有機溶劑為石油離、二甲苯或十氨化蔡中的一種；所述 的恒溫加熱為油浴加熱。
[0012] 步驟（2)中所述的碳納米管為單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁碳納米管或碳納 米管中的一種。
[0013] 較好的，所述母液A的濃度為0.Ig/mL~0. 3g/mU優選為0. 2g/mL;所述母液B的 濃度為 0. 4g/mL~0.6g/mL，優選為 0. 5g/mL。
[0014] 與現有技術相比，本發明的優點在于；本發明通過將聚合物與碳納米管分別置于 相同的有機溶劑中并進行混合，利用聚合物結晶性鏈段與碳納米管之間的非共價鍵力作用 制備復合材料，無需對碳納米管進行表面修飾或改性，即可使碳納米管在聚合物基體中進 行良好的分散，避免了碳納米管改性過程中對其自身結構的破壞，且制備方法綠色環保、過 程中無有毒物質使用，為聚合物/碳納米管復合材料的進一步應用提供了良好的條件。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發明實施例4中制備的聚合物/碳納米管復合材料的AFM圖；
[0016] 圖2為本發明實施例6中制備的聚合物/碳納米管復合材料的AFM圖。
【具體實施方式】
[0017]W下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
[001引 實施例1:
[0019] (1)將lOg聚己帰置于含有50血石油離的燒瓶中，在攬拌作用下對上述石油離進 行油浴加熱，油浴加熱的溫度與聚己帰烙融溫度的偏差為-5C，燒瓶的一端口連接有冷凝 回流裝置，燒瓶中的石油離在油浴加熱作用下不斷冷凝回流，直至聚己帰完全溶解在石油 離中，得到濃度為0.2g/mL的母液A;
[0020] (2)將純化的單壁碳納米管分散在石油離中并進行超聲處理40分鐘，制備濃度為 0. 5g/mL的母液B;
[0021] (3)按碳納米管在聚合物/碳納米管復合材料中所占的質量百分比為5%，將母液A 與母液B混合，攬拌12小時后轉入旋轉蒸發儀直至溶劑蒸干，得到聚合物/碳納米管復合 材料。
[0022] 實施例2:
[0023] (1)將5g線型低密度聚己帰和5g高立構規整性聚丙帰置于含有50血十氨化蔡的 燒瓶中，在攬拌作用下對上述十氨化蔡進行油浴加熱，油浴加熱的溫度與線型低密度聚己 帰和高立構規整性聚丙帰混合物的烙融溫度偏差為-rc，燒瓶的一端口連接有冷凝回流裝 置，燒瓶中的十氨化蔡在油浴加熱作用下不斷冷凝回流，直至線型低密度聚己帰和高立構 規整性聚丙帰完全溶解在十氨化蔡中，得到母液A;
[0024] (2)將純化的多壁碳納米管分散在十氨化蔡中并進行超聲處理60分鐘，制備濃度 為0. 5g/mL的母液B;
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