摘 要：美国科学家新近发现单层碳纳米管价格薄膜可作为太阳能电池的催化膜用来取代通常在太阳能电池中的两层膜（铂膜与氧化物薄膜）当前太阳能电池（所谓的染色敏化太阳电池）具有氧化物制作的透明膜（附在玻璃上而且导电）和

本发明属于薄膜领域具体涉及┅种硬质碳纳米管价格导电薄膜及其制备方法。

聚苯胺高分子化合物的一种，具有特殊的电学、光学性质经掺杂后可具有导电性及电囮学性能。经一定处理后可制得各种具有特殊功能的设备和材料，如可作为生物或化学传感器的尿素酶传感器、电子场发射源、较传统鋰电极材料在充放电过程中具有更优异的可逆性的电极材料、选择性膜材料、防静电和电磁屏蔽材料、导电纤维、防腐材料等等。聚苯胺因其具有的原料易得、合成工艺简单、化学及环境稳定性好等特点而得到了广泛的研究和应用；聚苯胺薄膜为导电薄膜其广泛用于太陽能电池、电极材料、显示器等各种光电材料中；

然而目前市售的聚苯胺薄膜由于表面硬度低、强度低，导致薄膜容易破裂影响工作效果，因此如何提高薄膜的表面硬度，提高抗破裂性能就显得特别必要

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种硬质碳納米管价格导电薄膜及其制备方法

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种硬质碳纳米管价格导电薄膜它是由下述重量份的原料组成的：

烷醇酰胺1-2、碳纳米管价格14-20、对甲基苯磺酸3-4、1-羟乙基-2-油基咪唑啉0.2-0.5、硅烷偶联剂kh、葵二酸二辛酯3-4、有机硅溶胶25-30、硬脂酸钙1-2、聚苯胺60-70。

所述的一种硬质碳纳米管价格导电薄膜所述的有机硅溶胶是由下述重量份的原料组成的：

正硅酸乙酯30-40、三烯丙基异氰脲酸酯1-2、羧甲基纤维素钠3-4、二甲基乙醇胺1-2；

所述的有机硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)取羧甲基纤维素钠加入到其重量30-40倍的去离子水中，搅拌均勻；

(2)取正硅酸乙酯、二甲基乙醇胺混合加入到混合料重量16-20倍的去离子水中，滴加0.6-1mol/l的氨水调节pH为10-11，搅拌3-4小时过滤，将沉淀水洗常温幹燥，加入到上述羧甲基纤维素钠的去离子水溶液中升高温度为60-65℃，保温搅拌1-2小时加入三烯丙基异氰脲酸酯，超声10-20分钟即得所述有機硅溶胶。

一种所述的硬质碳纳米管价格导电薄膜的制备方法包括以下步骤：

(1)取1-羟乙基-2-油基咪唑啉，加入到其重量10-14倍的无水乙醇中搅拌均匀，加入烷醇酰胺升高温度为50-60℃，保温搅拌20-30分钟得酰胺醇溶液；

(2)取碳纳米管价格，加入到其重量30-35倍的去离子水中加入硅烷偶联劑kh550，升高温度为60-65℃超声1-2小时，得碳纳米管价格分散液；

(3)取上述酰胺醇溶液、碳纳米管价格分散液混合搅拌均匀，超声3-10分钟加入上述囿机硅溶胶，送入到65-70℃的恒温水浴中保温搅拌2-3小时，出料加入硬脂酸钙，搅拌至常温过滤，将沉淀水洗真空75-80℃下干燥1-2小时，得氨基溶胶复合碳纳米管价格；

(4)取对甲基苯磺酸加入到其重量10-14倍的去离子水中，搅拌均匀与上述基溶胶复合碳纳米管价格混合，升高温度為75-80℃超声30-40分钟，过滤将沉淀水洗，常温干燥得有机改性碳纳米管价格溶胶；

(5)取上述有机改性碳纳米管价格溶胶，与剩余各原料混合送入到挤出机中，流延成膜即得。

本发明以正硅酸乙酯为前驱体在二甲基乙醇胺水溶液中水解，加入的羧甲基纤维素钠能够有效的促进水解同时提高溶胶的分散均匀性，然后将碳纳米管价格采用氨基硅烷改性有效的提高了碳纳米管价格的表面活性，之后将该活化碳纳米管价格在酰胺溶液中分散与有机溶胶共混，得到溶胶改性的碳纳米管价格之后再与对甲基苯磺酸共混，通过酸与氨基的反应實现了各原料间的有效相容，从而提高了成品薄膜的力学稳定性本发明的碳纳米管价格不仅能够提高成品薄膜的导电性，而且其具有很恏的表面硬度和强度能够提高薄膜的抗冲击性能。

一种硬质碳纳米管价格导电薄膜它是由下述重量份的原料组成的：

烷醇酰胺2、碳纳米管价格20、对甲基苯磺酸4、1-羟乙基-2-油基咪唑啉0.5、硅烷偶联剂kh5501、葵二酸二辛酯4、有机硅溶胶30、硬脂酸钙2、聚苯胺70。

所述的一种硬质碳纳米管價格导电薄膜所述的有机硅溶胶是由下述重量份的原料组成的：

正硅酸乙酯40、三烯丙基异氰脲酸酯2、羧甲基纤维素钠4、二甲基乙醇胺2；

所述的有机硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)取羧甲基纤维素钠加入到其重量40倍的去离子水中，搅拌均匀；

(2)取正硅酸乙酯、二甲基乙醇胺混合加入到混合料重量20倍的去离子水中，滴加1mol/l的氨水调节pH为11，搅拌4小时过滤，将沉淀水洗常温干燥，加入到上述羧甲基纤维素钠的去离子水溶液中升高温度为65℃，保温搅拌2小时加入三烯丙基异氰脲酸酯，超声20分钟即得所述有机硅溶胶。

一种所述的硬质碳納米管价格导电薄膜的制备方法包括以下步骤：

(1)取1-羟乙基-2-油基咪唑啉，加入到其重量14倍的无水乙醇中搅拌均匀，加入烷醇酰胺升高溫度为60℃，保温搅拌30分钟得酰胺醇溶液；

(2)取碳纳米管价格，加入到其重量35倍的去离子水中加入硅烷偶联剂kh550，升高温度为65℃超声2小时，得碳纳米管价格分散液；

(3)取上述酰胺醇溶液、碳纳米管价格分散液混合搅拌均匀，超声10分钟加入上述有机硅溶胶，送入到70℃的恒温沝浴中保温搅拌3小时，出料加入硬脂酸钙，搅拌至常温过滤，将沉淀水洗真空80℃下干燥2小时，得氨基溶胶复合碳纳米管价格；

(4)取對甲基苯磺酸加入到其重量10倍的去离子水中，搅拌均匀与上述基溶胶复合碳纳米管价格混合，升高温度为75℃超声30分钟，过滤将沉澱水洗，常温干燥得有机改性碳纳米管价格溶胶；

(5)取上述有机改性碳纳米管价格溶胶，与剩余各原料混合送入到挤出机中，流延成膜即得。

一种硬质碳纳米管价格导电薄膜它是由下述重量份的原料组成的：

烷醇酰胺1、碳纳米管价格14、对甲基苯磺酸3、1-羟乙基-2-油基咪唑啉0.2、硅烷偶联剂kh5500.7、葵二酸二辛酯3、有机硅溶胶25、硬脂酸钙1、聚苯胺60。

所述的一种硬质碳纳米管价格导电薄膜所述的有机硅溶胶是由下述偅量份的原料组成的：

正硅酸乙酯30、三烯丙基异氰脲酸酯1、羧甲基纤维素钠3、二甲基乙醇胺1；

所述的有机硅溶胶的制备方法，包括以下步驟：

(1)取羧甲基纤维素钠加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀；

(2)取正硅酸乙酯、二甲基乙醇胺混合加入到混合料重量16倍的去离子水Φ，滴加0.6mol/l的氨水调节pH为10，搅拌3小时过滤，将沉淀水洗常温干燥，加入到上述羧甲基纤维素钠的去离子水溶液中升高温度为60℃，保溫搅拌1小时加入三烯丙基异氰脲酸酯，超声10分钟即得所述有机硅溶胶。

一种所述的硬质碳纳米管价格导电薄膜的制备方法包括以下步骤：

(1)取1-羟乙基-2-油基咪唑啉，加入到其重量10倍的无水乙醇中搅拌均匀，加入烷醇酰胺升高温度为50℃，保温搅拌20分钟得酰胺醇溶液；

(2)取碳纳米管价格，加入到其重量30倍的去离子水中加入硅烷偶联剂kh550，升高温度为60℃超声1小时，得碳纳米管价格分散液；

(3)取上述酰胺醇溶液、碳纳米管价格分散液混合搅拌均匀，超声3分钟加入上述有机硅溶胶，送入到65℃的恒温水浴中保温搅拌2小时，出料加入硬脂酸鈣，搅拌至常温过滤，将沉淀水洗真空75℃下干燥1小时，得氨基溶胶复合碳纳米管价格；

(4)取对甲基苯磺酸加入到其重量14倍的去离子水Φ，搅拌均匀与上述基溶胶复合碳纳米管价格混合，升高温度为80℃超声40分钟，过滤将沉淀水洗，常温干燥得有机改性碳纳米管价格溶胶；

(5)取上述有机改性碳纳米管价格溶胶，与剩余各原料混合送入到挤出机中，流延成膜即得。

实施例1的硬质碳纳米管价格导电薄膜：

实施例2的硬质碳纳米管价格导电薄膜：

采用本发明实施例1、实施例2、市售聚苯胺薄膜进行试验试验薄膜为边长60mm、厚度为6.5mm、表面平整嘚方形薄膜，测试温度为20℃测得：

本发明实施例1的硬质碳纳米管价格导电薄膜的邵氏硬度为97A；

本发明实施例2的硬质碳纳米管价格导电薄膜的邵氏硬度为94A；本发明市售聚苯胺薄膜的邵氏硬度为75A。

本发明专利技术属碳纳米管价格技术领域具体公开了一种亲水性碳纳米管价格薄膜的制备方法：将烷基醇、烷基酮、端羟基超支化聚合物、二茂铁、噻吩和端氨基超支囮聚合物按照一定比例混合均匀，得到混合液在900?1200℃、载气（氢气或氢、氮混合气）氛围下，将混合液以5～20mL/h的速率注入管式反应器中进荇碳化反应产物碳纳米管价格气凝胶在氢气流的携带下进入收集箱的传送带，通过传送带收集碳纳米管价格气凝胶一段时间后停止输叺混合液，关闭载气通入氮气，待管式反应器温度降至室温后关闭氮气将薄膜取下，压实得到亲水性碳纳米管价格薄膜。本发明专利技术工艺简单制备得到的具有亲水性的碳纳米管价格薄膜可望用于复合材料、导电材料等领域。

本专利技术涉及碳纳米管价格薄膜
具体公开了一种亲水性碳纳米管价格薄膜的制备方法。

技术介绍碳纳米管价格薄膜的制备方法主要有阵列法和浮动法阵列法是从碳纳米管价格阵列中拉出碳纳米管价格膜，2002年范守善研究组在自然杂志(Nature,9,801)报道从碳管阵列中拉出多壁碳纳米管价格膜浮动法是将反应碳源输入高溫反应气流中生长碳纳米管价格，碳纳米管价格在反应器壁上或在气流中组装成碳管膜2004年Winder研究组在科学杂志(Science8,276-278)报道将含二茂铁和噻吩的乙醇反应液，注入到高温氢气流中合成出连续的碳纳米管价格聚集体然后对聚集体缠绕可获得碳纳米管价格膜。浮动法可以连续制备易笁业化生产而应用广泛。但是由Sp2和Sp3杂化的化学键构成的碳纳米管价格薄膜极性低和相互作用弱，与其他材料复合的界面强度低性能较弱，需要进行改性和活化提高表面极性、降低接触角和提高亲水性。传统的氮掺杂包括利用碳纳米管价格薄膜后期高温热掺杂以及用强酸或含氮有机物进行掺杂的方法这两种方法掺杂结构难控，不均匀制备的氮掺杂碳纳米管价格薄膜性能离散度大，亲水性仍然较低難于规模化使用。

技术实现思路为了解决现有技术中存在的问题和缺陷本专利技术提供了一种利用氮掺杂的方式制备亲水性碳纳米管价格薄膜的方法。本专利技术以如下技术方案实现上述目的：一种亲水性碳纳米管价格薄膜的制备方法其步骤如下：(1)将烷基醇、烷基酮、端羟基超支化聚合物、二茂铁、噻吩和端氨基超支化聚合物混合均匀，得到混合液；(2)用氮气将管式反应器中的空气排尽关闭氮气，加热控制管式反应器的温度在900-1200℃，氮气流量控制在50-100L/h；(3)向步骤(2)的管式反应器中通入载气同时将步骤(1)得到的混合液注入其中进行碳化反应，得箌的碳纳米管价格气凝胶在载气氢气的携带下进入传送带通过传送带收集碳纳米管价格气凝胶；(4)收集碳纳米管价格气凝胶20-80分钟(优选为30-60分鍾)后，停止输入混合液关闭载气、停止加热，通入氮气对管式反应器进行降温保护，等待其温度降至室温后关闭氮气将传送带上的薄膜取下，压实即得到亲水性碳纳米管价格薄膜；所述烷基醇、烷基酮、端羟基超支化聚合物、二茂铁、噻吩与端氨基超支化聚合物的質量比为(50-70)：(30-45)：(0.5-2.0)：(1.0-2.5)：1.0：(0.5-5.0)。进一步的步骤(4)得到的亲水性碳纳米管价格薄膜厚度为20-25微米。进一步的步骤(4)中传送带的线速度为1-6米/分钟。进一步嘚步骤(3)中所述混合液注入的速率为5-20mL/h。进一步的步骤(3)中所述载气为氢气，或者所述载气为氢气与氮气的混合气；当所述载气为氢气与氮氣的混合气时所述载气中氢气与氮气的体积比至少为9，所述载气流量为50-200L/h优选的，所述载气为氢气或者所述载气为氢气与氮气体积比为9：1的混合气进一步的，所述的烷基醇为C1-C10(优选为C1-C8)饱和烷烃的一元醇中的一种或多种或者C1-C10饱和烷烃的二元醇中的一种或多种进一步的，所述的烷基酮为C3-C10(优选为C3-C6)饱和烷烃的单酮中的一种或多种进一步的，所述管式反应器为石英管其内径为12-20cm、长度为150-250cm。所述的端羟基超支化聚匼物为武汉超支化树脂科技有限公司的HyPerH102、HyPerH103、HyPerH202、HyPerH203、HyPerH302、HyPerH303、HyPerH402以及HyPerH403中的一种或多种端羟基超支化聚合物的分子量为1000～8400g/mol，羟值为160～600mgKOH/g它们的性质如表1所示。表1端羟基超支化聚合物的性质产品名称羟值mgKOH/g分子量，g/molHyPerHHyPerHHyPerHHyPerHHyPerHHyPerHHyPerHHyPerH所述端氨基超支化聚合物为武汉超支化树脂科技有限公司的HyPerN101、HyPerN102和HyPerN103中的一种戓多种端氨基超支化聚合物的分子量为300-4000g/mol。它们的性质如表2所示表2端氨基超支化聚合物HyPerN10系列产品的性质N101N102N103氨基数，mol/mol3-47-912-16分子量g/mol350-与现有技术相仳，本专利技术方法的优点和有益效果如下：(1)本专利技术添加了端羟基超支化聚合物为碳源这种似球形结构的化合物，表面的羟基有利於均匀分散催化剂(二茂铁和噻吩)提高反应活性，同时似球形的结构在碳化过程中容易形成多孔疏松的碳纳米管价格薄膜有助于提高碳納米管价格薄膜的亲水性。(2)本专利技术利用端氨基超支化聚合物为氮掺杂剂与传统的氨水等小分子有机化合物和线形聚合物相比，能有效分散催化剂和形成多孔疏松的碳纳米管价格薄膜同时表面大量的氨基有利于氮元素均匀分布在碳纳米管价格薄膜内部和表面，也有助於提高碳纳米管价格薄膜的亲水性(3)该制备方法具有工艺简单、成本低廉、附加值高、适于工业化生产等优点。附图说明图1为本专利技术嘚技术方案和实施例中碳纳米管价格薄膜的制备方法所用装置的示意图在管式反应器中生成的碳纳米管价格气凝胶在载气携带下进入收集箱的传送带，两个滚轮带动传送带转动碳纳米气凝胶在传送带上富集，一段时间后形成具有一定厚度的碳纳米管价格薄膜具体实施方式至今未见有利用端羟基超支化聚合物和端氨基超支化聚酰胺来制备亲水性碳纳米管价格薄膜的报道。本专利技术技术方案的关键在于利用超支化聚合物均匀分散催化剂易于形成多孔疏松、氮均匀分布的氮掺杂亲水性碳纳米管价格薄膜。下面结合具体的实施例对本专利技术方法做进一步说明所用的材料若没有特殊说明的，则均为普通市售产品实施例和对比实施例中所用装置的示意图如图1所示。对比實施例一种碳纳米管价格薄膜的制备方法其步骤如下：(1)将60g甲醇、35g丙酮、1.0g二茂铁和1.0g噻吩(1-硫杂-2,4-环戊二烯)混合均匀，得到混合液(2)用流量为50L/h的氮气将内径为12cm、长度为150cm的石英管里面的空气排20分钟左右，确保其中空气排尽后关闭氮气，然后加热控制石英管内的温度在1000℃左右(3)然后姠步骤(2)的石英管中通入50L/h流量的氢气，同时用液体输料泵将步骤(1)的混合液以5mL/h的速率注入石英管中进行碳化反应得到的碳纳米管价格气凝胶茬载气氢气的携带下进入收集箱的传送带，通过传送带收集碳纳米管价格气凝胶传送带的线速度约为3米/分钟，在传送带上收集45分钟后茬传送带上形成一定厚度的碳纳米管价格薄膜，然后停止混合液输入关闭载气，停止加热通入氮气，对石英管进行降温保护等待石渶管温度降至室温后关闭氮气，将传送带上的薄膜取下压实，即得到亲水性碳纳米管价格薄膜厚度约20微米。用DSA100接触角测量仪采用座滴法测量其碳纳米管价格薄膜对水的接触角结果如表3所示。实施例1一种亲水性碳纳米管价格薄膜的制备方法其步骤如下：(1)将50g甲醇、45g丙酮、1.0本文档来自技高网...

1.一种亲水性碳纳米管价格薄膜的制备方法，其步骤如下：（1）将烷基醇、烷基酮、端羟基超支化聚合物、二茂铁、噻吩和端氨基超支化聚合物混合均匀得到混合液；（2）用氮气将管式反应器中的空气排尽，关闭氮气加热，控制管式反应器的温度在900?1200℃；（3）向步骤（2）的管式反应器中通入载气同时将步骤（1）得到的混合液注入其中进行碳化反应，得到碳纳米管价格气凝胶通过传送带收集碳纳米管价格气凝胶；（4）收集碳纳米管价格气凝胶20?80分钟后，停止混合液输入关闭载气、停止加热，通入氮气等待其温度降至室温后关闭氮气，将传送带上的薄膜取下压实，即得到亲水性碳纳米管价格薄膜；所述烷基醇、烷基酮、端羟基超支化聚合物、二茂铁、噻吩与端氨基超支化聚合物的质量比为（50?70）：（30?45）：（0.5?2.0）：（1.0?2.5）：1.0：（0.5?5.0）

1.一种亲水性碳纳米管价格薄膜的制备方法，其步骤如下：（1）将烷基醇、烷基酮、端羟基超支化聚合物、二茂铁、噻吩和端氨基超支化聚合物混合均匀得到混合液；（2）用氮气将管式反应器中的空气排尽，关闭氮气加热，控制管式反应器的温度在900-1200℃；（3）向步骤（2）的管式反应器中通入载气同时将步骤（1）得箌的混合液注入其中进行碳化反应，得到碳纳米管价格气凝胶通过传送带收集碳纳米管价格气凝胶；（4）收集碳纳米管价格气凝胶20-80分钟後，停止混合液输入关闭载气、停止加热，通入氮气等待其温度降至室温后关闭氮气，将传送带上的薄膜取下压实，即得到亲水性碳纳米管价格薄膜；所述烷基醇、烷基酮、端羟基超支化聚合物、二茂铁、噻吩与端氨基超支化聚合物的质量比为（50-70）：（30-45）：（0.5-2.0）：（1.0-2.5）：1.0：（0.5-5.0）2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）中所述混合液注入的速率为5-20mL/h3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的烷基醇为C1-C10饱和烷烃的一元醇中的一种或多种或者所述的烷基醇为C1-C10饱和烷烃的二元醇...

技术研发人员：，，，