CN109767858A - 一种聚合物插层导电材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚合物插层导电材料，它是由下述重量份的原料组成的：丙烯酸钠20‑30、引发剂0.6‑0.7、β‑羟烷基酰胺1‑2、碳纳米管分散液110‑130、叔丁基对二苯酚0.5‑1，本发明首先采用苯胺甲基三乙氧基硅烷处理碳纳米管，分散到羟乙基纤维素的水溶液中，然后以该碳纳米管分散液为溶剂，以丙烯酸钠为单体，在引发剂作用下聚合，将聚合物对碳纳米管进行插层改性，从而提高了导电材料的力学和导电稳定性。

Description

一种聚合物插层导电材料及其制备方法

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种聚合物插层导电材料及其制备方法。

背景技术

纳米炭材料中，碳纳米管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，提供一种聚合物插层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：

聚合物插层导电材料，它是由下述重量份的原料组成的：

丙烯酸钠20-30、引发剂0.6-0.7、β-羟烷基酰胺1-2、碳纳米管分散液110-130、叔丁基对二苯酚0.5-1。

所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠中的一种。

所述的碳纳米管分散液是由下述重量份的原料组成的：

碳纳米管30-40、四氢糠醇0.1-0.2、羟乙基纤维素4-6、苯胺甲基三乙氧基硅烷1-2；

所述的碳纳米管分散液的制备方法，包括以下步骤：

（1）取碳纳米管，加入到其重量5-7倍的氯仿中，搅拌均匀，升高温度为50-55℃，加入苯胺甲基三乙氧基硅烷，保温搅拌1-2小时，蒸馏除去氯仿，得硅烷化碳纳米管；

（2）取羟乙基纤维素，加入到其重量30-44倍的去离子水中，搅拌均匀，加入四氢糠醇、硅烷化碳纳米管，超声4-10分钟，即得所述碳纳米管分散液。

一种聚合物插层导电材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取引发剂，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀；

（2）取叔丁基对二苯酚，加入到其重量6-9倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得醇溶液；

（3）取丙烯酸钠，加入到上述碳纳米管分散液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，加入上述醇溶液，通入氮气，调节反应釜温度为65-70℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌4-5小时，出料冷却，得插层碳纳米管溶液；

（4）取β-羟烷基酰胺，加入到上述插层碳纳米管溶液中，超声1-2小时，抽滤，将滤饼水洗，真空75-80℃下干燥30-40分钟，冷却至常温，即得所述聚合物插层导电材料。

本发明的优点：

本发明首先采用苯胺甲基三乙氧基硅烷处理碳纳米管，分散到羟乙基纤维素的水溶液中，然后以该碳纳米管分散液为溶剂，以丙烯酸钠为单体，在引发剂作用下聚合，将聚合物对碳纳米管进行插层改性，从而提高了导电材料的力学和导电稳定性。

具体实施方式

实施例1

聚合物插层导电材料，它是由下述重量份的原料组成的：

丙烯酸钠20、引发剂0.6、β-羟烷基酰胺1、碳纳米管分散液110、叔丁基对二苯酚0.5。

所述的引发剂为过硫酸铵。

所述的碳纳米管分散液是由下述重量份的原料组成的：

碳纳米管30、四氢糠醇0.1、羟乙基纤维素4、苯胺甲基三乙氧基硅烷1；

所述的碳纳米管分散液的制备方法，包括以下步骤：

（1）取碳纳米管，加入到其重量5倍的氯仿中，搅拌均匀，升高温度为50℃，加入苯胺甲基三乙氧基硅烷，保温搅拌1小时，蒸馏除去氯仿，得硅烷化碳纳米管；

（2）取羟乙基纤维素，加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀，加入四氢糠醇、硅烷化碳纳米管，超声4分钟，即得所述碳纳米管分散液。

一种聚合物插层导电材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取引发剂，加入到其重量20倍的去离子水中，搅拌均匀；

（2）取叔丁基对二苯酚，加入到其重量6倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得醇溶液；

（3）取丙烯酸钠，加入到上述碳纳米管分散液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，加入上述醇溶液，通入氮气，调节反应釜温度为65℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌4小时，出料冷却，得插层碳纳米管溶液；

（4）取β-羟烷基酰胺，加入到上述插层碳纳米管溶液中，超声1小时，抽滤，将滤饼水洗，真空75℃下干燥30分钟，冷却至常温，即得所述聚合物插层导电材料。

实施例2

聚合物插层导电材料，它是由下述重量份的原料组成的：

丙烯酸钠30、引发剂0.7、β-羟烷基酰胺2、碳纳米管分散液130、叔丁基对二苯酚1。

所述的引发剂为过硫酸钠。

所述的碳纳米管分散液是由下述重量份的原料组成的：

碳纳米管40、四氢糠醇0.2、羟乙基纤维素6、苯胺甲基三乙氧基硅烷2；

所述的碳纳米管分散液的制备方法，包括以下步骤：

（1）取碳纳米管，加入到其重量7倍的氯仿中，搅拌均匀，升高温度为55℃，加入苯胺甲基三乙氧基硅烷，保温搅拌2小时，蒸馏除去氯仿，得硅烷化碳纳米管；

（2）取羟乙基纤维素，加入到其重量44倍的去离子水中，搅拌均匀，加入四氢糠醇、硅烷化碳纳米管，超声10分钟，即得所述碳纳米管分散液。

一种聚合物插层导电材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取引发剂，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀；

（2）取叔丁基对二苯酚，加入到其重量9倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得醇溶液；

（3）取丙烯酸钠，加入到上述碳纳米管分散液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，加入上述醇溶液，通入氮气，调节反应釜温度为70℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌5小时，出料冷却，得插层碳纳米管溶液；

（4）取β-羟烷基酰胺，加入到上述插层碳纳米管溶液中，超声2小时，抽滤，将滤饼水洗，真空80℃下干燥40分钟，冷却至常温，即得所述聚合物插层导电材料。

性能测试：

本发明实施例1的聚合物插层导电材料：

比电容为199.3F/g；

本发明实施例2的聚合物插层导电材料：

比电容为195.2F/g。

Claims (4)

1.一种聚合物插层导电材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：

丙烯酸钠20-30、引发剂0.6-0.7、β-羟烷基酰胺1-2、碳纳米管分散液110-130、叔丁基对二苯酚0.5-1。

2.根据权利要求1所述的一种聚合物插层导电材料，其特征在于，所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种聚合物插层导电材料，其特征在于，所述的碳纳米管分散液是由下述重量份的原料组成的：

碳纳米管30-40、四氢糠醇0.1-0.2、羟乙基纤维素4-6、苯胺甲基三乙氧基硅烷1-2；

所述的碳纳米管分散液的制备方法，包括以下步骤：

（1）取碳纳米管，加入到其重量5-7倍的氯仿中，搅拌均匀，升高温度为50-55℃，加入苯胺甲基三乙氧基硅烷，保温搅拌1-2小时，蒸馏除去氯仿，得硅烷化碳纳米管；

（2）取羟乙基纤维素，加入到其重量30-44倍的去离子水中，搅拌均匀，加入四氢糠醇、硅烷化碳纳米管，超声4-10分钟，即得所述碳纳米管分散液。

4.一种如权利要求1所述的聚合物插层导电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取引发剂，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀；

（2）取叔丁基对二苯酚，加入到其重量6-9倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得醇溶液；

（3）取丙烯酸钠，加入到上述碳纳米管分散液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，加入上述醇溶液，通入氮气，调节反应釜温度为65-70℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌4-5小时，出料冷却，得插层碳纳米管溶液；

（4）取β-羟烷基酰胺，加入到上述插层碳纳米管溶液中，超声1-2小时，抽滤，将滤饼水洗，真空75-80℃下干燥30-40分钟，冷却至常温，即得所述聚合物插层导电材料。