一種聚3-己基噻吩/碳納米管復(fù)合材料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，更具體地，設(shè)及一種聚3-己基唾吩/碳納米管復(fù)合材 料及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚3-己基唾吩因其優(yōu)良的電光性能、環(huán)境穩(wěn)定性和可溶解性在太陽能電池、電致 變色器件、化學(xué)傳感器、電磁屏蔽材料等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。另一方面，碳納米管因其 優(yōu)異的機(jī)械性能、導(dǎo)熱性能和電學(xué)性能，成為功能或結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的優(yōu)良填料。與碳納米管 復(fù)合已被用于提高聚3-己基唾吩薄膜的載流子遷移率、光電轉(zhuǎn)化效率等特性。
[0003] 然而，由于碳納米管之間存在較強(qiáng)的范德華力，碳納米管通常會(huì)因發(fā)生團(tuán)聚而不 能很好地分散在復(fù)合材料中，導(dǎo)致復(fù)合材料的電學(xué)性能、力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能不理想。若采 用強(qiáng)烈的化學(xué)或者物理手段提高碳納米管的分散性，則會(huì)造成碳納米管的形貌結(jié)構(gòu)遭到破 壞，影響復(fù)合材料的電學(xué)性能、力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的W上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種聚3-己基唾吩/碳納米 管復(fù)合材料及制備方法，其目的在于通過高能超聲及聚3-己基唾吩包覆的方法，制備碳納 米管形貌完整、分布均勻的復(fù)合材料，由此解決現(xiàn)有的聚3-己基唾吩與碳納米管復(fù)合的技 術(shù)問題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種聚3-己基唾吩/碳納米管 復(fù)合材料，所述復(fù)合材料中含有聚3-己基唾吩30wt%至80wt%W及均勻分散的碳納米管 Iwt%至15wt%，所述碳納米管形貌完整，其直徑在40皿至60皿之間，其長(zhǎng)度在5ym至 15ym之間，所述碳納米管表面包覆有厚度在3nm至lOnm之間的聚3-己基唾吩。
[0006] 優(yōu)選地，所述聚3-己基唾吩/碳納米管復(fù)合材料，其碳納米管為多壁碳納米管。
[0007] 優(yōu)選地，所述聚3-己基唾吩/碳納米管復(fù)合材料，其聚3-己基唾吩立構(gòu)規(guī)整度大 于90%，數(shù)均分子量在40000至75000之間。
[000引優(yōu)選地，所述聚3-己基唾吩/碳納米管復(fù)合材料，其所述復(fù)合材料為復(fù)合膜或者 復(fù)合纖維。
[0009] 按照本發(fā)明的另一方面，提供了所述聚3-己基唾吩/碳納米管復(fù)合材料的制備方 法，包括W下步驟：
[0010] (1)將聚3-己基唾吩和高分子量聚合物均勻分散于有機(jī)溶劑中，得到聚3-己基唾 吩/高分子量聚合物混合溶液，其中聚3-己基唾吩濃度在0. 2wt%至lOwt%之間，高分子 量聚合物濃度在0. 2wt%至2wt%之間；
[0011] (2)利用高能超聲波將碳納米管均勻分散于步驟（1)中得到的聚3-己基唾吩/ 高分子量聚合物混合溶液中，得到聚3-己基唾吩/碳納米管/高分子量聚合物分散液，其 中碳納米管的添加量為Iwt%至15wt%，高能超聲波功率為300-500W，每工作3-5S間隔 l-3s，超聲 5-20min;
[001引做將步驟似中制得的聚3-己基唾吩/碳納米管/高分子量聚合物分散液誘鑄 或者紡絲成型，即得到所述聚3-己基唾吩/碳納米管復(fù)合材料。
[0013] 優(yōu)選地，所述制備方法，其所述高分子量聚合物為聚氧化己締、聚甲基丙締酸甲 醋、聚己內(nèi)醋中的一種。
[0014] 優(yōu)選地，所述制備方法，其所述有機(jī)溶劑為氯仿、氯苯、四氨快喃、鄰二氯苯、對(duì)二 氯苯中的一種或二種混合物。
[0015] 優(yōu)選地，所述制備方法，其所述碳納米管為多壁碳納米管，其直徑在40nm至60nm 之間，其長(zhǎng)度在5ym至15ym之間。
[0016]優(yōu)選地，所述制備方法，其所述聚3-己基唾吩/碳納米管/高分子量聚合物分散 液，其中碳納米管相互分離。
[0017] 優(yōu)選地，所述制備方法，其步驟（3)將步驟（2)中制得的聚3-己基唾吩/碳納米 管/高分子量聚合物分散液紡絲成型，紡絲成型條件如下；靜電壓范圍為5kV至20kV;注射 累輸送速率為0. 02血/min至5血/min;收集器的接收距離為5cm至20畑1。
[001引總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的W上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有 近:效果：
[0019] (1)本發(fā)明提供的聚3-己基唾吩/碳納米管復(fù)合材料，其中碳納米管形貌完整且 分散均勻，取得了良好的電學(xué)、力學(xué)和導(dǎo)熱等綜合性能。
[0020] (2)本發(fā)明提供的聚3-己基唾吩/碳納米管復(fù)合材料，可為制成復(fù)合膜或者復(fù)合 纖維，尤其適合作為復(fù)合纖維，進(jìn)一步提高其比表面積、光電性能和力學(xué)性能等；
[0021] (3)本發(fā)明提供的聚3-己基唾吩/碳納米管復(fù)合材料制備方法，開發(fā)了一套高能 超聲間歇性工作的分散方法，并通過大量實(shí)驗(yàn)獲得了該高能超聲方法的一系列參數(shù)，包括 超聲功率，工作時(shí)間、間隔時(shí)間、超聲總時(shí)間，在保證碳納米管的形貌不遭到破壞的前提下， 包覆聚3-己基唾吩并均勻分散。
[0022] (4)本發(fā)明提供的聚3-己基唾吩/碳納米管復(fù)合材料制備方法，尤其適合制作復(fù) 合纖維，利用聚氧化己締來提高聚3-己基唾吩溶液的黏度；同時(shí)利用聚3-己基唾吩和碳納 米管之間的31-JT相互作用，防止碳納米管的纏繞。
【附圖說明】
[0023] 圖1是未處理的碳納米管在溶液中的分散情況；
[0024] 圖2是經(jīng)過超聲處理后碳納米管在聚3-己基唾吩溶液中的形貌；
[0025] 圖3和圖4是經(jīng)過超聲處理后碳納米管在聚3-己基唾吩溶液中的分散情況；
[0026] 圖5是靜電紡絲制備的復(fù)合纖維材料。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所設(shè)及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可W相互組合。
[002引本發(fā)明提供的聚3-己基唾吩/碳納米管復(fù)合材料，含有聚3-己基唾吩30wt%至 80wt%W及均勻分散的碳納米管Iwt%至15wt%，所述碳納米管形貌完整，其直徑在40nm 至60皿之間，其長(zhǎng)度在5ym至15ym之間，所述碳納米管表面包覆有厚度在3皿至10皿 之間的聚3-己基唾吩。所述碳納米管優(yōu)選為多壁碳納米管，所述聚3-己基唾吩立構(gòu)規(guī)整 度大于90%，數(shù)均分子量在40000至75000之間。復(fù)合材料為復(fù)合膜或者復(fù)合纖維。
[0029] 本發(fā)明提供的聚3-己基唾吩/碳納米管復(fù)合材料，其制備方法包括W下步驟：
[0030] (1)將聚3-己基唾吩和高分子量聚合物均勻分散于有機(jī)溶劑中，得到聚3-己基唾 吩/高分子量聚合物混合溶液，其中聚3-己基唾吩濃度在0. 2wt%至lOwt%之間，高分子 量聚合物濃度在0. 2wt%至2wt%之間。所述高分子量聚合物為聚氧化己締、聚甲基丙締酸 甲醋、聚己內(nèi)醋中的一種。所述有機(jī)溶劑為氯仿、氯苯、四氨快喃、鄰二氯苯、對(duì)二氯苯中的 一種或二種混合物。
[0031] (2)利用高能超聲波將碳納米管均勻分散于步驟（1)中得到的聚3-己基唾吩/ 高分子量聚合物混合溶液中，得到聚3-己基唾吩/碳納米管/高分子量聚合物分散液，其 中碳納米管的添加量為Iwt%至15wt%，高能超聲波功率為300-500W，每工作5-3S間隔 3-ls，超聲5-20min。所述碳納米管為多壁碳納米管，其直徑在40nm至60nm之間，其長(zhǎng)度在 5ym至15ym之間。高能超聲使得所述聚3-己基唾吩/碳納米管/高分子量聚合物分散 液，其中碳納米管相互分離，如圖1所示，原始碳納米管在溶液中呈現(xiàn)團(tuán)聚形態(tài)；然而，如圖 2、圖3和圖4所示，由于聚3-己基唾吩與碳納米管之間的31-31相互作用，加W高能超聲 波適當(dāng)?shù)妮o助，碳納米管表面成功包覆了一層較均勻的聚3-己基唾吩，減小了碳納米管之 間的相互作用力，在不破壞形態(tài)的前提下呈現(xiàn)相互分離狀態(tài)。
[003引做將步驟似中