專利名稱：一種導(dǎo)電超疏水碳納米管/聚合物復(fù)合薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功能材料領(lǐng)域，具體的說是涉及一種高接觸角和低滾動角的導(dǎo)電碳納米管復(fù)合膜，以及利用靜電紡絲技術(shù)的、可大規(guī)模生產(chǎn)導(dǎo)電碳納米管/磺化聚四氟乙烯復(fù)合膜的制備方法及其用途。
背景技術(shù)：
碳納米管由于其特殊的電學(xué)、磁學(xué)和力學(xué)性質(zhì)而具有重要的研究價值，在家電行業(yè)也有著廣泛的應(yīng)用前景。在我國冬天，尤其是寒冷的北方地區(qū)經(jīng)常下雪，有時積雪可達(dá)一尺多厚，積雪會對我們的生活造成許多不便，比如積雪覆蓋在屋頂?shù)男l(wèi)星接收天線上，收看電視節(jié)目的質(zhì)量就要受影響，但如果天線表面采用納米材料的話，就不會出現(xiàn)這個問題了。 我們都知道，空調(diào)在夏天制冷時，室內(nèi)機(jī)換熱器上會有大量的冷凝水，需要專門的排水管排出室外，這樣會消耗一定能量，還容易出現(xiàn)管路漏水現(xiàn)象，造成一定不便。同樣，冬天空調(diào)制熱時，室外溫度過低，容易導(dǎo)致?lián)Q熱器結(jié)霜，空調(diào)不得不經(jīng)常停止工作來除霜。這樣不僅浪費(fèi)電能，還容易出現(xiàn)各種故障。但如果將換熱器的表面用超疏水材料處理過以后，就不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象了。碳納米管超疏水材料由于具有優(yōu)良的性能，使其在許多方面呈現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。隨著其生產(chǎn)技術(shù)和加工工藝的不斷進(jìn)步完善，制造成本相應(yīng)的降低，其在電器及其他行業(yè)上的應(yīng)用將會越來越廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可在任何材料、任何形狀的基底上具有高接觸角和低滾動角的超疏水、酸和堿溶液、極高的自潔能力、且在酸性和堿性溶液的存在下導(dǎo)電性不發(fā)生變化的導(dǎo)電碳納米管復(fù)合膜。本發(fā)明的目的在于提供一種利用靜電紡絲技術(shù)的、可大規(guī)模生產(chǎn)上述導(dǎo)電碳納米管復(fù)合膜的制備方法。本發(fā)明提供一種上述導(dǎo)電碳納米管復(fù)合膜的制備方法，其利用了靜電紡絲技術(shù)， 具體包括如下步驟(1)將多壁碳納米管，用溶劑進(jìn)行超聲分散，濃度為l_20g ·Ι^，得到多壁碳納米管溶液。(2)加入磺化聚四氟乙烯，其中磺化聚四氟乙烯與碳納米管的質(zhì)量比為 (0.01-0. 20) 1。震蕩均勻或靜置20分鐘，使得加入的磺化聚四氟乙烯均勻的分散與碳納米管溶液中。(3)將步驟( 制得的導(dǎo)電碳納米管混合溶液裝入現(xiàn)有的紡絲裝置的給液溶液中，紡絲工作距離(針尖到接收裝置之間的距離)為8-16cm;開啟高壓電源，調(diào)節(jié)紡絲電壓為10-20kV，導(dǎo)電碳納米管混合電紡液從噴嘴裝置噴出，并在噴絲口處形成Taylor錐，隨后溶劑揮發(fā)，在接收裝置上得到固化的導(dǎo)電碳納米管復(fù)合膜。所述現(xiàn)有的紡絲裝置包括高壓直流電源、給液裝置、噴射裝置和接收裝置四部分；所使用的高壓直流電源的輸出電壓為0-30KV，給液裝置是通過重力給料，噴射裝置是用單噴射頭噴射，接收裝置為以形狀各異的導(dǎo)電金屬板、金屬網(wǎng)、金屬薄膜或?qū)щ姴Ａё鳛閷?dǎo)電收集器，或是在上述導(dǎo)電收集器上加載一不導(dǎo)電的接收器(例如玻璃片)。本發(fā)明提供一種上述導(dǎo)電碳納米管復(fù)合膜的用途。該在全PH值范圍內(nèi)具有荷葉效應(yīng)的導(dǎo)電碳納米管復(fù)合膜可以在任何材料、任何形狀的基底上成膜，可用作抗電磁屏蔽材料、抗靜電材料、抗腐蝕材料、船舶或飛機(jī)防污染材料、隱身材料、微流體和無損失流體傳輸。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例11)將多壁碳納米管溶于三氯甲烷中，多壁碳納米管加入量為20mg/g溶劑，將混合物攪拌》1，得到碳納米管溶液；2)按每克碳納米管溶液IOOmg的量將磺化聚四氟乙烯加入到步驟1)制得的碳納米管溶液中，混合均勻，得到混合電紡液；3)將步驟2、制得的導(dǎo)電碳納米管混合溶液裝入現(xiàn)有的紡絲裝置的給液裝置中， 紡絲工作距離(針尖到接受裝置之間的距離)為8cm;開啟高壓電源，調(diào)節(jié)紡絲電壓至 10KV，導(dǎo)電碳納米管混合電紡液從噴射裝置噴出，并在噴絲口處形成Taylor錐，隨后溶劑揮發(fā)，在接收裝置上得到固化的導(dǎo)電聚苯胺復(fù)合膜。所述現(xiàn)有的紡絲裝置包括高壓直流電源、給液裝置、噴射裝置和接收裝置四部分； 所使用的高壓直流電源的輸出電壓為0-30KV，給液裝置是通過重力給料，噴射裝置采用單噴射頭噴射，接收裝置為一長方形的導(dǎo)電金屬板。使用接觸角測定儀，測定了 pH值為0.25-13. 68范圍內(nèi)的溶液在該導(dǎo)電碳納米管復(fù)合膜表面的靜態(tài)接觸角，水滴在該導(dǎo)電碳納米管復(fù)合膜表面靜態(tài)接觸角為 166. 5士2. 45°得出該復(fù)合膜在純水或不同pH溶液中具有極高的接觸角。當(dāng)測樣臺傾斜約為的4. 7°時，液滴從復(fù)合膜表面滾落。該導(dǎo)電碳納米管復(fù)合膜對純水、對酸性和堿性溶液表現(xiàn)出160°，因而該復(fù)合膜可以表現(xiàn)出極高的自青潔能力。使用方塊電阻測試方法，證明該導(dǎo)電高分子復(fù)合膜在酸性和堿性溶液的存在下， 導(dǎo)電性不發(fā)生變化。實(shí)施例21)將多壁碳納米管溶于無水乙醇中，多壁碳納米管加入量為10mg/g溶劑，將混合物攪拌》1，得到碳納米管溶液；2)按每克碳納米管溶液50mg的量將磺化聚四氟乙烯加入到步驟1)制得的碳納米管溶液中，混合均勻，得到混合電紡液；3)將步驟2、制得的導(dǎo)電碳納米管混合溶液裝入現(xiàn)有的紡絲裝置的給液裝置中， 紡絲工作距離(針尖到接受裝置之間的距離)為16cm;開啟高壓電源，調(diào)節(jié)紡絲電壓至 20KV，導(dǎo)電碳納米管混合電紡液從噴射裝置噴出，并在噴絲口處形成Taylor錐，隨后溶劑揮發(fā)，在接收裝置上得到固化的導(dǎo)電聚苯胺復(fù)合膜。所述現(xiàn)有的紡絲裝置包括高壓直流電源、給液裝置、噴射裝置和接收裝置四部分； 所使用的高壓直流電源的輸出電壓為0 30KV，給液裝置是通過重力給料，噴射裝置采用單噴射頭噴射，接收裝置為一金屬片，其上加載一不導(dǎo)電的玻璃片。使用接觸角測定儀，測定了 pH值為0. 25-13. 68范圍內(nèi)的溶液在該導(dǎo)電碳納米管復(fù)合膜對純水、對酸性和堿性溶液表現(xiàn)出160°接觸角，和小于5°的滾動角，因而該復(fù)合膜可以表現(xiàn)出極高的自清潔能力。使用方塊電阻測試方法，證明該導(dǎo)電高分子復(fù)合膜在酸性和堿性溶液的存在下， 導(dǎo)電性不發(fā)生變化。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電超疏水碳納米管/磺化聚四氟烯復(fù)合薄膜，其特征是所述薄膜是為疏松多孔薄膜，孔隙直徑為IOnm-IO μ m，薄膜與水的接觸角在150° -165°之間，水滴在薄膜上的滾動角小于10°。
2.制備權(quán)利要求1所述的超疏水導(dǎo)電薄膜，其制備方法如下(1)將多壁碳納米管用溶劑進(jìn)行超聲分散，濃度為IIOg^-1,得到多壁碳納米管溶液。(2)加入磺化聚四氟乙烯，其中磺化聚四氟乙烯與碳化納米管的質(zhì)量比為 (0.01-0. 20) 1。震蕩均勻或靜置20分鐘，使加入的磺化聚四氟乙烯均勻的分散與碳納米管溶液中。(3)將制備的導(dǎo)電液裝入現(xiàn)有的紡絲裝置中，紡絲工作距離為8-16cm，開啟高壓電源， 調(diào)節(jié)紡絲電壓至10-20kV。導(dǎo)電碳納米管溶液從噴嘴裝置噴出，并在噴絲口處形成Taylor 錐，隨后溶劑揮發(fā)，在接收裝置上得到固化的導(dǎo)電碳納米管復(fù)合膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2規(guī)定的超疏水導(dǎo)電碳納米管/磺化聚四氟乙烯的制備方法，其特征為所述的溶劑為無水乙醇、三氯甲烷、四氫呋喃、二甲苯中任何一種或它們的混合物。
4.如權(quán)利要求2規(guī)定的超疏水碳納米管/磺化聚四氟乙烯的制備方法，其特征為所述的乙醇為無水乙醇或95%的乙醇；攪拌時間為1-10分鐘。
全文摘要
一種導(dǎo)電超疏水碳納米管/磺化聚四氟烯復(fù)合薄膜及其制備方法，本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電超疏水復(fù)合薄膜，復(fù)合薄膜由碳納米管和磺化聚四氟乙烯共聚物組成。該復(fù)合薄膜的制備方法包括將多壁碳納米管和磺化聚四氟乙烯溶于溶劑中，得到導(dǎo)電碳納米管混合溶液，最后利用靜電紡絲裝置。在接受裝置上得到固化的導(dǎo)電碳納米管復(fù)合膜。該復(fù)合膜在全pH值范圍內(nèi)對純水，酸性和堿性溶液下表現(xiàn)出極高的接觸角和自潔能力。同時該導(dǎo)電高分子復(fù)合膜在酸性堿性液存在下，導(dǎo)電性不發(fā)生變化。
文檔編號D01D5/00GK102352547SQ20111019987
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者沈健芬, 鄭睿 申請人:沈健芬, 鄭睿