一种纤维素/碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种纤维素/碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用，涉及柔性导电材料技术领域。本发明专利技术提供的纤维素/碳纳米管复合薄膜，包括交替叠层设置的纤维素层和碳纳米管层。本发明专利技术通过交替叠层设置纤维素层和碳纳米管层，能够使电导性材料碳纳米管均匀分布在纤维素层之间，提高复合薄膜的电导率和热导率。本发明专利技术提供的纤维素/碳纳米管复合薄膜具有优异的力学性能、电导率、热导率和电磁屏蔽性能。而且由于具有良好的机械灵活性，重复180

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素/碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及柔性导电材料
，具体涉及一种纤维素/碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着电子器件小型化、集成化、高频化的发展，电子器件在运行过程中产生的电磁污染和热积累越来越多，这将严重损害设备的准确性，甚至威胁到个人健康。传统上，导电金属用于减少电磁污染，增加散热，但其腐蚀性强、密度高、灵活性低，与下一代可穿戴智能防护设备的要求背道而驰。
[0003]与金属基材料相比，导电聚合物复合材料(CPC)具有成本效益高、重量轻、耐腐蚀和灵活的设计性等优点，是智能电子设备中电磁屏蔽和散热组件的更好选择。传统CPC的电导率(EC)至少需要达到1S/m才能获得出色的电磁屏蔽性能(EMI SE)，因此，向聚合物基体中添加具有电导率(EC)和热导率(TC)的填料是同时改善电磁屏蔽和散热效果最有效的方法。但是，现有产品通常具有较高的填料添加量和样品厚度，这极大地牺牲了材料的机械性能、轻重量、柔韧性和可加工性。同时，尽管CPC具有高含量的填料，但是由于被聚合物隔开的填料之间相对较高的接触电阻和热阻，使EC和TC仍然受到限制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种纤维素/碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用，本专利技术提供的纤维素/碳纳米管复合薄膜具有优异的力学性能、电导率、热导率和电磁屏蔽性能；同时具有良好的机械灵活性，重复180
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折叠5000次后，电磁屏蔽性能基本保持不变。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种纤维素/碳纳米管复合薄膜，包括交替叠层设置的纤维素层和碳纳米管层。
[0007]优选地，所述纤维素层的厚度为1～30μm。
[0008]优选地，所述纤维素层的层数为2～15层。
[0009]优选地，所述纤维素层中的纤维素为微纤化纤维素。
[0010]优选地，所述微纤化纤维素的直径为0.1～1.0μm，长度大于20μm。
[0011]优选地，所述碳纳米管层的厚度为1～50μm。
[0012]优选地，所述碳纳米管层的层数为1～14层。
[0013]本专利技术提供了上述技术方案所述纤维素/碳纳米管复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0014]在滤膜表面交替过滤纤维素水分散液和碳纳米管水分散液，除去滤膜，得到纤维素/碳纳米管复合薄膜。
[0015]优选地，所述纤维素水分散液的浓度为0.1～2mg/mL；所述碳纳米管水分散液的浓度为0.1～1.5mg/mL。
[0016]本专利技术提供了上述技术方案所述纤维素/碳纳米管复合薄膜或上述技术方案所述制备方法制备得到的纤维素/碳纳米管复合薄膜在电磁屏蔽、焦耳加热、导热、电催化、电池材料或传感器领域的应用。
[0017]本专利技术提供了一种纤维素/碳纳米管复合薄膜，包括交替叠层设置的纤维素层和碳纳米管层。本专利技术通过交替叠层设置纤维素层和碳纳米管层，能够使电导性材料碳纳米管均匀分布在纤维素层之间，提高复合薄膜的电导率和热导率。本专利技术提供的纤维素/碳纳米管复合薄膜具有优异的力学性能、电导率、热导率和电磁屏蔽性能。而且由于具有良好的机械灵活性，重复180
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折叠5000次后，电磁屏蔽性能基本保持不变。综合性能优异的纤维素/碳纳米管复合薄膜，加上其易于大规模制造的优点，在航空航天和下一代柔性电子器件中具有广阔的应用前景。
附图说明
[0018]图1为实施例1～4制备微纤化纤维素/碳纳米管复合薄膜的工艺流程示意图；
[0019]图2为微纤化纤维素的透射电镜图；
[0020]图3为实施例2制备的M4C3的宏观照片和折叠成纸蝴蝶和心形放在蒲公英上的照片；
[0021]图4为对比例1～3和实施例1～4制备的复合薄膜的TGA曲线对比图；
[0022]图5为对比例1～3和实施例1～4制备的复合薄膜的XRD对比图；
[0023]图6为对比例1、对比例3和实施例1～4制备的复合薄膜的电导率对比图；
[0024]图7为对比例1～3和实施例1～4制备的复合薄膜的应力
‑
应变曲线对比图；
[0025]图8为对比例3制备的MC的拉伸断裂机理图；
[0026]图9为实施例2制备的M4C3的拉伸断裂机理图；
[0027]图10为对比例3制备的MC的SEM图和实施例2制备的M4C3的表面SEM图；
[0028]图11为对比例1制备的纯CNT薄膜(BP)、对比例3制备的MC、实施例1制备的M2C1、实施例2制备的M4C3和实施例3制备的M6C5的截面SEM对比图；
[0029]图12为对比例3制备的MC和实施例2制备的M4C3的热导率对比图；
[0030]图13为MC和M4C3的导热机理图；
[0031]图14为对比例1、对比例3和实施例1～4制备的复合薄膜的电磁屏蔽性能对比图。
具体实施方式
[0032]本专利技术提供了一种纤维素/碳纳米管复合薄膜，包括交替叠层设置的纤维素层和碳纳米管层。在本专利技术中，所述纤维素/碳纳米管复合薄膜的厚度优选为10～300μm，更优选为20～150μm。在本专利技术中，所述纤维素/碳纳米管复合薄膜的底部和顶部优选为纤维素层。
[0033]本专利技术提供的纤维素/碳纳米管复合薄膜包括纤维素层。在本专利技术中，所述纤维素层的厚度优选为1～30μm，更优选为2～15μm；所述纤维素层的层数优选为2～15层，更优选为2～8层。在本专利技术中，每层纤维素层的厚度优选相同。
[0034]在本专利技术中，所述纤维素层中的纤维素优选为微纤化纤维素。在本专利技术中，所述微纤化纤维素的直径优选为0.1～1.0μm，长度优选大于20μm。在本专利技术中，微纤化纤维素(MFC)是一种纳米级纤维素功能材料，具有较大的长径比，且呈现三维的网状结构。MFC取自
天然纤维素，具有来源广泛、比表面积大、机械性能优异、化学性能稳定等优点，是一种优异的增强材料。
[0035]本专利技术提供的纤维素/碳纳米管复合薄膜包括碳纳米管层。在本专利技术中，所述碳纳米管层的厚度优选为1～50μm，更优选为2～30μm；所述碳纳米管层的层数优选为1～14层，更优选为1～7层。在本专利技术中，每层碳纳米管层的厚度优选相同。
[0036]在本专利技术中，所述碳纳米管层中的碳纳米管优选为多壁碳纳米管或单壁碳纳米管，更优选为多壁碳纳米管。在本专利技术中，所述多壁碳纳米管的外径优选为10～20nm，长度优选为10～30μm，壁厚优选为5～10nm。在本专利技术中，所述单壁碳纳米管的外径优选为2～10nm，长度优选为1～5μm，壁厚优选为0.06～1nm。
[0037]本专利技术还提供了上述技术方案所述纤维素/碳纳米管复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0038]在滤膜表面交替过滤纤维素水分散液和碳纳米管水分散液，除去滤膜，得到纤维素/碳纳米管复合薄膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维素/碳纳米管复合薄膜，其特征在于，包括交替叠层设置的纤维素层和碳纳米管层。2.根据权利要求1所述的纤维素/碳纳米管复合薄膜，其特征在于，所述纤维素层的厚度为1～30μm。3.根据权利要求1或2所述的纤维素/碳纳米管复合薄膜，其特征在于，所述纤维素层的层数为2～15层。4.根据权利要求1或2所述的纤维素/碳纳米管复合薄膜，其特征在于，所述纤维素层中的纤维素为微纤化纤维素。5.根据权利要求4所述的纤维素/碳纳米管复合薄膜，其特征在于，所述微纤化纤维素的直径为0.1～1.0μm，长度大于20μm。6.根据权利要求1所述的纤维素/碳纳米管复合薄膜，其特征在于，所述碳纳米管层的厚度为1～50μm。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：宾月珍，樊明帅，王海，胡朝晖，
申请(专利权)人：湘潭中微新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：