專利名稱：一種結(jié)構(gòu)電容器的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電容器的制備領(lǐng)域，特別涉及一種結(jié)構(gòu)電容器的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，全球石油危機(jī)日益嚴(yán)重，而石油消耗量快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)卻沒(méi)有得到緩解。 調(diào)查結(jié)果顯示全球汽車石油消耗量占全球石油總消耗量的50%，而汽車燃油排放大量的 CO.NOx等有害氣體嚴(yán)重污染了人類的生存環(huán)境。為此，世界各國(guó)高度重視電動(dòng)車和混合電動(dòng)車的研發(fā)，使電動(dòng)自行車行業(yè)有了巨大的發(fā)展。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需要，電動(dòng)自行車必須攜帶較大的供電設(shè)備如電容器、 超級(jí)電容器、電池等，而這些體積、質(zhì)量較大的供電設(shè)備本身就會(huì)消耗大量的能量，于是人們開始了對(duì)輕質(zhì)儲(chǔ)電裝置的研究。2000年美國(guó)紐約州立大學(xué)的Luo等人提出由于碳纖維的半導(dǎo)體性質(zhì)可將其用于電學(xué)儀器，并首次用高介電常數(shù)材料為隔膜、碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料為電極制得了平行板結(jié)構(gòu)電容器。此后，Baechle等人以玻纖/環(huán)氧復(fù)合材料做分隔層，薄金屬片做電極制備了介電層增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)電容器；Tony carlson等人用碳纖維編織布 /環(huán)氧樹脂預(yù)浸體做電極，高分子薄膜做分隔層制備了結(jié)構(gòu)電容器，結(jié)果表明用高分子膜制得的結(jié)構(gòu)電容器有較好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)電容器的制備方法，該方法操作簡(jiǎn)單、效率高，得到的結(jié)構(gòu)電容器的電容得到了明顯提高。本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)電容器的制備方法，包括(1)將0. 1-10重量份的碳納米管、15-100重量份的環(huán)氧樹脂和10_80重量份的有機(jī)溶劑機(jī)械攪拌均勻，超聲5- ，得樹脂膠液；(2)在上述樹脂膠液中加入15-80重量份的固化劑、0. 1_1. 0重量份的促進(jìn)劑、 1. 0-5. 0重量份的增韌劑，機(jī)械攪拌均勻，真空脫泡0. 5-lh，得樹脂；(3)將上述樹脂涂覆在兩片或多片碳纖維布上，以高分子薄膜或印刷紙作為分隔膜，真空袋固化成型，即得單層或多層結(jié)構(gòu)電容器。步驟(1)中所述的碳納米管為羧基化的多壁碳納米、羥基化的多壁碳納米管或羧基化的單壁碳納米管(中科院成都有機(jī)研究所)。上述的羧基化多壁碳納米管的長(zhǎng)度為10-30 μ m，外徑為10-30nm ；羥基化的多壁碳納米管的長(zhǎng)度為10-30 μ m，外徑為10-30nm ；羧基化的單壁碳納米管長(zhǎng)度為5_30μπι，外徑為1-aim。步驟(1)中所述的有機(jī)溶劑為甲苯、丙酮、乙醇或二甲苯。步驟O)中所述的固化劑為十二烷基代順丁烯二酸酐，促進(jìn)劑為二硫化二苯并噻唑，增韌劑為聚酰胺樹脂。步驟(3)中所述的碳纖維布的尺寸為IOcmX 10cm。
步驟(3)中所述的高分子薄膜為PET膜、PC膜或PA膜。步驟(3)中所述的印刷紙為厚度為0. 075-0. 188mm的印刷紙。有益效果(1)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)電容器的制備方法簡(jiǎn)單，操作容易，處理時(shí)間短且效果好，生產(chǎn)效率高，投資少，應(yīng)用前景廣闊；(2)本發(fā)明所得到的結(jié)構(gòu)電容器的電容有明顯提高，提高幅度可達(dá)100% ；(3)本發(fā)明所得到的結(jié)構(gòu)電容器的力學(xué)性能有明顯提高，提高幅度可達(dá)50%。


圖1為1. 25重量份羧基化多壁碳納米管在25重量份的環(huán)氧樹脂中分散情況的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡照片，放大倍數(shù)為50000倍；圖2為3. 50重量份羧基化多壁碳納米管在30重量份的環(huán)氧樹脂中分散情況的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡照片，放大倍數(shù)為50000倍；圖3為5. 0重量份羥基化多壁碳納米管在45重量份的環(huán)氧樹脂中分散情況的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡照片，放大倍數(shù)為50000倍；圖4為8. 0重量份羧基化單壁碳納米管在90重量份的環(huán)氧樹脂中分散情況的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡照片，放大倍數(shù)為10000倍；圖5為單層結(jié)構(gòu)電容器照片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例1將羧基化的多壁碳納米管(長(zhǎng)度10-30 μ m,外徑10-20nm) 1. 25重量份和25重量份環(huán)氧樹脂及25重量份的丙酮機(jī)械攪拌均勻，超聲證；在所得混合溶液中加入固化劑30 重量份、促進(jìn)劑0. 175重量份、增韌劑3. 75重量份，機(jī)械攪拌均勻，真空脫泡0. 5h ；將所得樹脂膠液涂覆在面積為IOcmX IOcm的碳纖維布上，PET膜做分隔膜，以碳纖維布一隔膜一碳纖維布的順序疊放，真空袋固化成型，即得。圖1為1. 25重量份羧基化多壁碳納米管在 25重量份的環(huán)氧樹脂中分散程度的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖，放大倍數(shù)為50000倍。實(shí)施例2將羧基化的多壁碳納米管(長(zhǎng)度10-30 μ m,外徑20-30nm) 3. 50重量份和30重量份環(huán)氧樹脂及15重量份的乙醇機(jī)械攪拌均勻，超聲5. 5h ；在所得混合溶液中加入固化劑25 重量份、促進(jìn)劑0. 375重量份、增韌劑4. 00重量份，機(jī)械攪拌均勻，真空脫泡Ih ；將所得樹脂膠液涂覆在面積為IOcmX IOcm的碳纖維布上，PA膜做分隔膜，以碳纖維布一隔膜一碳纖維布的順序疊放，真空袋固化成型，即得。圖2為3. 50重量份羧基化多壁碳納米管在30重量份的環(huán)氧樹脂中分散程度的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖，放大倍數(shù)為50000倍。實(shí)施例3
將羥基化的多壁碳納米管(長(zhǎng)度10-30 μ m,外徑10-20nm) 5. 0重量份和45重量份環(huán)氧樹脂及30重量份的甲苯機(jī)械攪拌均勻，超聲他；在所得混合溶液中加入固化劑35重量份、促進(jìn)劑0. 45重量份、增韌劑3. 75重量份，機(jī)械攪拌均勻，真空脫泡0. 5h ；將所得樹脂膠液涂覆在面積為IOcmXlOcm的碳纖維布上，PET膜做分隔膜，以碳纖維布一隔膜一碳纖維布的順序疊放，真空袋固化成型，即得。圖3為5. 0重量份羥基化多壁碳納米管在45重量份的環(huán)氧樹脂中分散程度的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖，放大倍數(shù)為50000倍。實(shí)施例4將羥基化的多壁碳納米管(長(zhǎng)度10-3(^111，外徑20-3011111)8.0重量份和90重量份環(huán)氧樹脂及45重量份的二甲苯機(jī)械攪拌均勻，超聲；在所得混合溶液中加入固化劑70 重量份、促進(jìn)劑3. 75重量份、增韌劑4. 45重量份，機(jī)械攪拌均勻，真空脫泡0. 6h ；將所得樹脂膠液涂覆在面積為IOcmXlOcm的碳纖維布上，PC膜做分隔膜，以碳纖維布一隔膜一碳纖維布的順序疊放，真空袋固化成型，即得。圖4為8. 0重量份羧基化單壁碳納米管在90重量份的環(huán)氧樹脂中分散程度的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖，放大倍數(shù)為10000倍。實(shí)施例5將羧基化的單壁碳納米管(長(zhǎng)度5-30 μ m,外徑l-2nm) 3. 25重量份和40重量份環(huán)氧樹脂及30重量份的丙酮機(jī)械攪拌均勻，超聲他；在所得混合溶液中加入固化劑30重量份、促進(jìn)劑1. 375重量份、增韌劑5. 0重量份，機(jī)械攪拌均勻，真空脫泡0. 5h ；將所得樹脂膠液涂覆在面積為IOcmX IOcm的碳纖維布上，0. IOmm厚的印刷紙做隔膜，以碳纖維布一隔膜 —碳纖維布的順序疊放，真空袋固化成型，即得。實(shí)施例6將羧基化的單壁碳納米管(長(zhǎng)度5-30 μ m,外徑l-2nm) 4. 75重量份和50重量份環(huán)氧樹脂及25重量份的丙酮機(jī)械攪拌均勻，超聲他；在所得混合溶液中加入固化劑45重量份、促進(jìn)劑0. 25重量份、增韌劑4. 65重量份，機(jī)械攪拌均勻，真空脫泡0. 5h ；將所得樹脂膠液涂覆在面積為IOcmXlOcm的碳纖維布上，0. 188mm厚的印刷紙做隔膜，以碳纖維布一隔膜一碳纖維布的順序疊放，真空袋固化成型，即得。實(shí)施例1-6所得結(jié)構(gòu)電容器的性能如下表
權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)電容器的制備方法，包括(1)將0.1-10重量份的碳納米管、15-100重量份的環(huán)氧樹脂和10-80重量份的有機(jī)溶劑機(jī)械攪拌均勻，超聲5-8h，得樹脂膠液；(2)在上述樹脂膠液中加入15-80重量份的固化劑、0.1-1. 0重量份的促進(jìn)劑、1. 0-5. 0 重量份的增韌劑，機(jī)械攪拌均勻，真空脫泡0. 5-lh，得樹脂；(3)將上述樹脂涂覆在兩片或多片碳纖維布上，以高分子薄膜或印刷紙作為分隔膜，真空袋固化成型，即得單層或多層結(jié)構(gòu)電容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)電容器的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的碳納米管為羧基化的多壁碳納米、羥基化的多壁碳納米管或羧基化的單壁碳納米管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種結(jié)構(gòu)電容器的制備方法，其特征在于所述的羧基化多壁碳納米管的長(zhǎng)度為10-30 μ m，外徑為10-30nm;羥基化的多壁碳納米管的長(zhǎng)度為 10-30 μ m,外徑為10-30歷；羧基化的單壁碳納米管長(zhǎng)度為5-30 μ m,外徑為l-2nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)電容器的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的有機(jī)溶劑為甲苯、丙酮、乙醇或二甲苯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)電容器的制備方法，其特征在于步驟O)中所述的固化劑為十二烷基代順丁烯二酸酐，促進(jìn)劑為二硫化二苯并噻唑，增韌劑為聚酰胺樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)電容器的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的碳纖維布的尺寸為IOcmX 10cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)電容器的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的高分子薄膜為PET膜、PC膜或PA膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)電容器的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的印刷紙為厚度為0. 075-0. 188mm的印刷紙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)電容器的制備方法，包括(1)將0.1-10重量份的碳納米管、15-100重量份的環(huán)氧樹脂和10-80重量份的有機(jī)溶劑機(jī)械攪拌均勻，超聲5-8h，得樹脂膠液；(2)在上述樹脂膠液中加入15-80重量份的固化劑、0.1-1.0重量份的促進(jìn)劑、1.0-5.0重量份的增韌劑，機(jī)械攪拌均勻，真空脫泡0.5-1h，得樹脂；(3)將上述樹脂涂覆在兩片或多片碳纖維布上，以高分子薄膜或印刷紙作為分隔膜，真空袋固化成型，即得。本發(fā)明的制備方法操作簡(jiǎn)單，處理時(shí)間短且效果好，應(yīng)用前景廣闊；所得的結(jié)構(gòu)電容的電容和力學(xué)性能都得到了提高。
文檔編號(hào)H01G4/005GK102509608SQ201110282218
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者任自飛, 余木火, 李爽, 袁象愷, 韓克清 申請(qǐng)人:東華大學(xué)