一种低热导率碳纳米管复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种低热导率碳纳米管复合材料及其制备方法。由以下步骤制备而成：将氢氧化钠和蒸馏水混合搅拌得氢氧化钠溶液；将过硫酸铵和蒸馏水混合搅拌得过硫酸铵溶液；将十六烷基三甲基溴化铵、壬基酚聚氧乙烯醚和乙醇混合搅拌，加入氢氧化钠溶液搅拌，加入多壁碳纳米管进行超声反应，过滤清洗，干燥得改性碳纳米管；将苯胺和盐酸混合超声，加入改性碳纳米管、二氧化硅气凝胶、聚丙烯酰胺和硅酸铝超声，加入聚二甲基硅氧烷、多聚磷酸铵和硼酸锌，继续超声，静置，滴加过硫酸铵溶液搅拌反应，过滤水洗后干燥即得。本发明专利技术的低热导率碳纳米管复合材料导电性能佳，热稳定性好，同时热导率非常低。

Low thermal conductivity carbon nano tube composite material and preparation method thereof

The invention provides a low thermal conductivity carbon nanotube composite material and a preparation method thereof. Is prepared as the following steps: mixing sodium hydroxide and distilled water to sodium hydroxide solution; the ammonium persulfate and distilled water to the mixing of ammonium persulfate; sixteen alkyl three methyl bromide, nonylphenol and ethanol mixing, adding sodium hydroxide solution stirring, adding multi walled carbon nanotubes by ultrasonic reaction cleaning, filtering, drying to obtain the modified carbon nanotubes; ultrasonic mixed aniline hydrochloride and adding modified carbon nanotubes, silica aerogel, polyacrylamide and aluminum silicate by adding two polydimethylsiloxane, poly ammonium phosphate and zinc borate on ultrasound, static, adding ammonium persulfate solution stirring, filtering after washing and drying it. The carbon nanotube composite material with low thermal conductivity of the invention has good conductivity, good thermal stability and low thermal conductivity.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导电复合材料领域，具体涉及一种低热导率碳纳米管复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着经济的快速发展，伴随而来的是能源的短缺和环境的恶化，而可持续发展与环境保护的意识也渐渐深入人心，为了满足人们对能源日益增长的需求，太阳能、风能、核能等可再生能源都越来越受到人们的重视，各种新型节能材料也在不断研究开发中，其中，由热电材料制备的热电器件可以实现由热能直接转换为电能的过程，提高能源的利用率，清洁环保，目前已得到了广泛的关注。热电材料是一种可以实现热能和电能直接转换的半导体功能材料，而要提高材料的热电转换效率，则应选用同时具有较大功率因子和尽可能低热导率的材料。此类材料虽然种类繁多，但目前应用较为广泛的是一些无机合金材料，这些合金材料虽然转换效率较高，但资源有限，加工困难，且常常含有对人体有害的重金属，因此阻碍了其产业化发展。因此，研究开发资源丰富、制备简单、价格低廉且安全环保的低热导率材料具有重要的意义。
技术实现思路
要解决的技术问题：本专利技术的目的是提供一种低热导率碳纳米管复合材料，导电性能佳，热稳定性好，同时热导率非常低。技术方案：一种低热导率碳纳米管复合材料，由以下成分以重量份制备而成：多壁碳纳米管0.3-0.7份、二氧化硅气凝胶0.2-0.5份、聚丙烯酰胺2-5份、苯胺30-50份、硅酸铝0.2-0.4份、聚二甲基硅氧烷1-2份、十六烷基三甲基溴化铵5-8份、壬基酚聚氧乙烯醚5-8份、过硫酸铵5-10份、氢氧化钠2-4份、多聚磷酸铵0.2-0.5份、硼酸锌0.1-0.3份、盐酸200-300份、乙醇50-80份、蒸馏水35-50份。进一步优选的，所述的一种低热导率碳纳米管复合材料，由以下成分以重量份制备而成：多壁碳纳米管0.4-0.6份、二氧化硅气凝胶0.3-0.4份、聚丙烯酰胺3-4份、苯胺35-45份、硅酸铝0.25-0.35份、聚二甲基硅氧烷1.2-1.6份、十六烷基三甲基溴化铵6-7份、壬基酚聚氧乙烯醚6-7份、过硫酸铵6-9份、氢氧化钠2.5-3.5份、多聚磷酸铵0.3-0.4份、硼酸锌0.15-0.25份、盐酸220-280份、乙醇60-70份、蒸馏水40-45份。上述低热导率碳纳米管复合材料的制备方法包括以下步骤：第一步：将氢氧化钠和10-20份蒸馏水混合搅拌2-5分钟得氢氧化钠溶液，将过硫酸铵和剩余蒸馏水混合搅拌2-5分钟得过硫酸铵溶液；第二步：将十六烷基三甲基溴化铵、壬基酚聚氧乙烯醚和乙醇混合搅拌20-30分钟，加入氢氧化钠溶液，搅拌2-5分钟，加入多壁碳纳米管，进行超声反应4-5小时；第三步：过滤，用丙酮清洗，放入真空干燥箱中在50-55℃下干燥 24-26小时得改性碳纳米管；第四步：将苯胺和盐酸混合，超声1-2分钟，加入改性碳纳米管、二氧化硅气凝胶、聚丙烯酰胺和硅酸铝超声2-5分钟；第五步：加入聚二甲基硅氧烷、多聚磷酸铵和硼酸锌，继续超声3-6分钟，室温下静置12-13小时；第六步：滴加过硫酸铵溶液，用磁力搅拌机搅拌反应12-13小时，过滤，水洗后放入真空干燥箱中在温度50-60℃下干燥即得。进一步优选的，第二步中第一次搅拌时间为25分钟，第二次搅拌时间为3-4分钟，超声反应时间为4.5小时。进一步优选的，第三步中温度为51-54℃，干燥时间为24.5-25.5小时。进一步优选的，第五步中超声时间为4-5分钟，静置时间为12.5小时。有益效果：本专利技术的低热导率碳纳米管复合材料在60℃下电导率最高为2712S/m，导电性能佳，在400℃下热失重率仅为27%，热稳定性好，同时其在150℃附近热导率仅为0.31W/mK，热导率非常低。具体实施方式实施例1一种低热导率碳纳米管复合材料，由以下成分以重量份制备而成：多壁碳纳米管0.3份、二氧化硅气凝胶0.2份、聚丙烯酰胺2份、苯胺30份、硅酸铝0.2份、聚二甲基硅氧烷1份、十六烷基三甲基溴化铵5份、壬基酚聚氧乙烯醚5份、过硫酸铵5份、氢氧化钠2份、多聚磷酸铵0.2份、硼酸锌0.1份、盐酸200份、乙醇50份、蒸馏水35份。上述低热导率碳纳米管复合材料的制备方法为：第一步：将氢氧化钠和10份蒸馏水混合搅拌2分钟得氢氧化钠溶液，将过硫酸铵和剩余蒸馏水混合搅拌2分钟得过硫酸铵溶液；第二步：将十六烷基三甲基溴化铵、壬基酚聚氧乙烯醚和乙醇混合搅拌20分钟，加入氢氧化钠溶液，搅拌2分钟，加入多壁碳纳米管，进行超声反应4小时；第三步：过滤，用丙酮清洗，放入真空干燥箱中在50℃下干燥 24小时得改性碳纳米管；第四步：将苯胺和盐酸混合，超声1分钟，加入改性碳纳米管、二氧化硅气凝胶、聚丙烯酰胺和硅酸铝超声2分钟；第五步：加入聚二甲基硅氧烷、多聚磷酸铵和硼酸锌，继续超声3分钟，室温下静置12小时；第六步：滴加过硫酸铵溶液，用磁力搅拌机搅拌反应12小时，过滤，水洗后放入真空干燥箱中在温度50℃下干燥即得。实施例2一种低热导率碳纳米管复合材料，由以下成分以重量份制备而成：多壁碳纳米管0.4份、二氧化硅气凝胶0.3份、聚丙烯酰胺3份、苯胺35份、硅酸铝0.25份、聚二甲基硅氧烷1.2份、十六烷基三甲基溴化铵6份、壬基酚聚氧乙烯醚6份、过硫酸铵6份、氢氧化钠2.5份、多聚磷酸铵0.3份、硼酸锌0.15份、盐酸220份、乙醇60份、蒸馏水40份。上述低热导率碳纳米管复合材料的制备方法为：第一步：将氢氧化钠和15份蒸馏水混合搅拌3分钟得氢氧化钠溶液，将过硫酸铵和剩余蒸馏水混合搅拌3分钟得过硫酸铵溶液；第二步：将十六烷基三甲基溴化铵、壬基酚聚氧乙烯醚和乙醇混合搅拌25分钟，加入氢氧化钠溶液，搅拌3分钟，加入多壁碳纳米管，进行超声反应4.5小时；第三步：过滤，用丙酮清洗，放入真空干燥箱中在51℃下干燥 24.5小时得改性碳纳米管；第四步：将苯胺和盐酸混合，超声1.5分钟，加入改性碳纳米管、二氧化硅气凝胶、聚丙烯酰胺和硅酸铝超声3分钟；第五步：加入聚二甲基硅氧烷、多聚磷酸铵和硼酸锌，继续超声4分钟，室温下静置12.5小时；第六步：滴加过硫酸铵溶液，用磁力搅拌机搅拌反应12.5小时，过滤，水洗后放入真空干燥箱中在温度55℃下干燥即得。实施例3一种低热导率碳纳米管复合材料，由以下成分以重量份制备而成：多壁碳纳米管0.5份、二氧化硅气凝胶0.35份、聚丙烯酰胺3.5份、苯胺40份、硅酸铝0.3份、聚二甲基硅氧烷1.5份、十六烷基三甲基溴化铵6.5份、壬基酚聚氧乙烯醚6.5份、过硫酸铵7.5份、氢氧化钠3份、多聚磷酸铵0.35份、硼酸锌0.2份、盐酸250份、乙醇65份、蒸馏水42.5份。上述低热导率碳纳米管复合材料的制备方法为：第一步：将氢氧化钠和15份蒸馏水混合搅拌4分钟得氢氧化钠溶液，将过硫酸铵和剩余蒸馏水混合搅拌4分钟得过硫酸铵溶液；第二步：将十六烷基三甲基溴化铵、壬基酚聚氧乙烯醚和乙醇混合搅拌25分钟，加入氢氧化钠溶液，搅拌4分钟，加入多壁碳纳米管，进行超声反应4.5小时；第三步：过滤，用丙酮清洗，放入真空干燥箱中在52℃下干燥 25小时得改性碳纳米管；第四步：将苯胺和盐酸混合，超声1.5分钟，加入改性碳纳米管、二氧化硅气凝胶、聚丙烯酰胺和硅酸铝超声3.5分钟；第五步：加入聚二甲基硅氧烷、多聚磷酸铵和硼酸锌，继续超声4.5分钟，室温下静置12.5小时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低热导率碳纳米管复合材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：多壁碳纳米管0.3‑0.7份、二氧化硅气凝胶0.2‑0.5份、聚丙烯酰胺2‑5份、苯胺30‑50份、硅酸铝0.2‑0.4份、聚二甲基硅氧烷1‑2份、十六烷基三甲基溴化铵5‑8份、壬基酚聚氧乙烯醚5‑8份、过硫酸铵5‑10份、氢氧化钠2‑4份、多聚磷酸铵0.2‑0.5份、硼酸锌0.1‑0.3份、盐酸200‑300份、乙醇50‑80份、蒸馏水35‑50份。

【技术特征摘要】
1.一种低热导率碳纳米管复合材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：多壁碳纳米管0.3-0.7份、二氧化硅气凝胶0.2-0.5份、聚丙烯酰胺2-5份、苯胺30-50份、硅酸铝0.2-0.4份、聚二甲基硅氧烷1-2份、十六烷基三甲基溴化铵5-8份、壬基酚聚氧乙烯醚5-8份、过硫酸铵5-10份、氢氧化钠2-4份、多聚磷酸铵0.2-0.5份、硼酸锌0.1-0.3份、盐酸200-300份、乙醇50-80份、蒸馏水35-50份。2.根据权利要求1所述的一种低热导率碳纳米管复合材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：多壁碳纳米管0.4-0.6份、二氧化硅气凝胶0.3-0.4份、聚丙烯酰胺3-4份、苯胺35-45份、硅酸铝0.25-0.35份、聚二甲基硅氧烷1.2-1.6份、十六烷基三甲基溴化铵6-7份、壬基酚聚氧乙烯醚6-7份、过硫酸铵6-9份、氢氧化钠2.5-3.5份、多聚磷酸铵0.3-0.4份、硼酸锌0.15-0.25份、盐酸220-280份、乙醇60-70份、蒸馏水40-45份。3.权利要求1至2任一项所述的一种低热导率碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：将氢氧化钠和10-20份蒸馏水混合搅拌2-5分钟得氢氧化钠溶液，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：代长华，
申请(专利权)人：代长华，
类型：发明
国别省市：甘肃;62