CN109021232A - 一种碳纳米管复合导电材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纳米管复合导电材料及其制备方法，所述的复合导电材料是由下述重量份的原料组成的：碳酸钠0.1‑0.2、丙烯酸钠10‑20、过硫酸铵1‑1.8、吡啶40‑60、碳纳米管100‑130、环氧丙烷6‑8、甲基丙烯酸甲酯10‑14、磷酸二氢铝2‑3、催化剂0.01‑0.013。本发明通过碳纳米管表面的醇羟基与环氧基在碳酸钠的催化下反应，从而改善了吡啶与碳纳米管的相容性，最后在引发剂作用下聚合，得到聚吡啶与碳纳米管的复合材料，本发明的复合材料力学和导电稳定性好，综合性能优越。

Description

一种碳纳米管复合导电材料及其制备方法
技术领域
本发明属于导电材料领域，具体涉及一种碳纳米管复合导电材料及其制备方法。
背景技术
纳米炭材料中，碳纳米管(CNTs)因具有特殊的一维结构及物理化学性质，特别其优异的机械性能和电化学性能，使其在很多领域都有广泛的应用前景，如功能性复合材料，能量存储和转换器件，传感器，场发射，半导体器件等，其中，碳纳米管与导电高分子形成的高导电性复合材料逐渐成为研究热点；然而，由于碳纳米管与导电高分子的相容性较差，如果导电高分子团聚在碳纳米管的表面，就有可能堵塞碳纳米管的电子传递，从而降低其电容量。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种碳纳米管复合导电材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种碳纳米管复合导电材料，它是由下述重量份的原料组成的：碳酸钠0.1-0.2、丙烯酸钠10-20、过硫酸铵1-1.8、吡啶40-60、碳纳米管100-130、环氧丙烷6-8、甲基丙烯酸甲酯10-14、磷酸二氢铝2-3、催化剂0.01-0.013。
所述的催化剂为甲醇锂。
所述碳纳米管复合导电材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取过硫酸铵，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀；
(2)取吡啶，加入到其重量10-15倍的去离子水中，搅拌均匀，得吡啶分散液；
(3)取甲基丙烯酸甲酯、环氧丙醇混合，送入到不锈钢反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为95-105℃，搅拌反应1-2小时，加入催化剂，调节反应釜温度为150-160℃，加入上述吡啶分散液，保温反应3-4小时，出料冷却，得环氧改性吡啶溶液；
(4)取磷酸二氢铝、碳纳米管，在140-160℃下加热20-50分钟，与丙烯酸钠混合，加入到混合料重量10-13倍的去离子水中，超声1-2小时，得碳纳米管分散液；
(5)取上述环氧改性吡啶溶液、碳纳米管分散液混合，搅拌均匀，升高温度为130-150℃，加入碳酸钠，保温搅拌4-6小时，冷却至常温，得改性碳纳米管分散液；
(6)取上述改性碳纳米管分散液，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为50-75℃，加入上述过硫酸铵水溶液，保温搅拌3-5小时，过滤，将沉淀水洗，真空75-80℃下干燥1-2小时，冷却至常温，即得所述碳纳米管复合导电材料。
本发明的优点：
本发明以甲基丙烯酸甲酯、环氧丙醇为原料，以甲醇锂为催化剂对吡啶进行改性，得到环氧改性吡啶溶液，然后将碳纳米管、丙烯酸钠共混，得碳纳米管分散液，再通过碳纳米管表面的醇羟基与环氧基在碳酸钠的催化下反应，从而改善了吡啶与碳纳米管的相容性，最后在引发剂作用下聚合，得到聚吡啶与碳纳米管的复合材料，本发明的复合材料力学和导电稳定性好，导电高分子不易团聚，电容量高，综合性能优越。
具体实施方式
实施例1
一种碳纳米管复合导电材料，它是由下述重量份的原料组成的：
碳酸钠0.1、丙烯酸钠10、过硫酸铵1、吡啶40、碳纳米管100、环氧丙烷6、甲基丙烯酸甲酯10、磷酸二氢铝2、催化剂0.01。
所述的催化剂为甲醇锂。
所述碳纳米管复合导电材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取过硫酸铵，加入到其重量20倍的去离子水中，搅拌均匀；
(2)取吡啶，加入到其重量10倍的去离子水中，搅拌均匀，得吡啶分散液；
(3)取甲基丙烯酸甲酯、环氧丙醇混合，送入到不锈钢反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为95℃，搅拌反应1小时，加入催化剂，调节反应釜温度为150℃，加入上述吡啶分散液，保温反应3小时，出料冷却，得环氧改性吡啶溶液；
(4)取磷酸二氢铝、碳纳米管，在140℃下加热20分钟，与丙烯酸钠混合，加入到混合料重量10倍的去离子水中，超声1小时，得碳纳米管分散液；
(5)取上述环氧改性吡啶溶液、碳纳米管分散液混合，搅拌均匀，升高温度为130℃，加入碳酸钠，保温搅拌4小时，冷却至常温，得改性碳纳米管分散液；
(6)取上述改性碳纳米管分散液，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为50℃，加入上述过硫酸铵水溶液，保温搅拌3小时，过滤，将沉淀水洗，真空75℃下干燥1小时，冷却至常温，即得所述碳纳米管复合导电材料。
实施例2
一种碳纳米管复合导电材料，它是由下述重量份的原料组成的：碳酸钠0.2、丙烯酸钠20、过硫酸铵1.8、吡啶60、碳纳米管130、环氧丙烷8、甲基丙烯酸甲酯14、磷酸二氢铝3、催化剂0.013。
所述的催化剂为甲醇锂。
所述碳纳米管复合导电材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取过硫酸铵，加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀；
(2)取吡啶，加入到其重量15倍的去离子水中，搅拌均匀，得吡啶分散液；
(3)取甲基丙烯酸甲酯、环氧丙醇混合，送入到不锈钢反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为105℃，搅拌反应2小时，加入催化剂，调节反应釜温度为160℃，加入上述吡啶分散液，保温反应4小时，出料冷却，得环氧改性吡啶溶液；
(4)取磷酸二氢铝、碳纳米管，在160℃下加热50分钟，与丙烯酸钠混合，加入到混合料重量13倍的去离子水中，超声2小时，得碳纳米管分散液；
(5)取上述环氧改性吡啶溶液、碳纳米管分散液混合，搅拌均匀，升高温度为150℃，加入碳酸钠，保温搅拌6小时，冷却至常温，得改性碳纳米管分散液；
(6)取上述改性碳纳米管分散液，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为75℃，加入上述过硫酸铵水溶液，保温搅拌5小时，过滤，将沉淀水洗，真空80℃下干燥2小时，冷却至常温，即得所述碳纳米管复合导电材料。
性能测试：
本发明实施例1的碳纳米管复合导电材料：
比电容为188.8F/g；
本发明实施例2的碳纳米管复合导电材料：
比电容为191.5F/g。

Claims (3)

1.一种碳纳米管复合导电材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：
碳酸钠0.1-0.2、丙烯酸钠10-20、过硫酸铵1-1.8、吡啶40-60、碳纳米管100-130、环氧丙烷6-8、甲基丙烯酸甲酯10-14、磷酸二氢铝2-3、催化剂0.01-0.013。
2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管复合导电材料，其特征在于，所述的催化剂为甲醇锂。
3.一种如权利要求1所述碳纳米管复合导电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取过硫酸铵，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀；
(2)取吡啶，加入到其重量10-15倍的去离子水中，搅拌均匀，得吡啶分散液；
(3)取甲基丙烯酸甲酯、环氧丙醇混合，送入到不锈钢反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为95-105℃，搅拌反应1-2小时，加入催化剂，调节反应釜温度为150-160℃，加入上述吡啶分散液，保温反应3-4小时，出料冷却，得环氧改性吡啶溶液；
(4)取磷酸二氢铝、碳纳米管，在140-160℃下加热20-50分钟，与丙烯酸钠混合，加入到混合料重量10-13倍的去离子水中，超声1-2小时，得碳纳米管分散液；
(5)取上述环氧改性吡啶溶液、碳纳米管分散液混合，搅拌均匀，升高温度为130-150℃，加入碳酸钠，保温搅拌4-6小时，冷却至常温，得改性碳纳米管分散液；
(6)取上述改性碳纳米管分散液，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为50-75℃，加入上述过硫酸铵水溶液，保温搅拌3-5小时，过滤，将沉淀水洗，真空75-80℃下干燥1-2小时，冷却至常温，即得所述碳纳米管复合导电材料。
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