本發(fā)明涉及導(dǎo)電復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，伴隨而來的是能源的短缺和環(huán)境的惡化，而可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的意識(shí)也漸漸深入人心，為了滿足人們對(duì)能源日益增長(zhǎng)的需求，太陽能、風(fēng)能、核能等可再生能源都越來越受到人們的重視，各種新型節(jié)能材料也在不斷研究開發(fā)中，其中，由熱電材料制備的熱電器件可以實(shí)現(xiàn)由熱能直接轉(zhuǎn)換為電能的過程，提高能源的利用率，清潔環(huán)保，目前已得到了廣泛的關(guān)注。熱電材料是一種可以實(shí)現(xiàn)熱能和電能直接轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體功能材料，而要提高材料的熱電轉(zhuǎn)換效率，則應(yīng)選用同時(shí)具有較大功率因子和盡可能低熱導(dǎo)率的材料。此類材料雖然種類繁多，但目前應(yīng)用較為廣泛的是一些無機(jī)合金材料，這些合金材料雖然轉(zhuǎn)換效率較高，但資源有限，加工困難，且常常含有對(duì)人體有害的重金屬，因此阻礙了其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。因此，研究開發(fā)資源豐富、制備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉且安全環(huán)保的低熱導(dǎo)率材料具有重要的意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：要解決的技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料，導(dǎo)電性能佳，熱穩(wěn)定性好，同時(shí)熱導(dǎo)率非常低。技術(shù)方案：一種低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而成：多壁碳納米管0.3-0.7份、二氧化硅氣凝膠0.2-0.5份、聚丙烯酰胺2-5份、苯胺30-50份、硅酸鋁0.2-0.4份、聚二甲基硅氧烷1-2份、十六烷基三甲基溴化銨5-8份、壬基酚聚氧乙烯醚5-8份、過硫酸銨5-10份、氫氧化鈉2-4份、多聚磷酸銨0.2-0.5份、硼酸鋅0.1-0.3份、鹽酸200-300份、乙醇50-80份、蒸餾水35-50份。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的一種低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而成：多壁碳納米管0.4-0.6份、二氧化硅氣凝膠0.3-0.4份、聚丙烯酰胺3-4份、苯胺35-45份、硅酸鋁0.25-0.35份、聚二甲基硅氧烷1.2-1.6份、十六烷基三甲基溴化銨6-7份、壬基酚聚氧乙烯醚6-7份、過硫酸銨6-9份、氫氧化鈉2.5-3.5份、多聚磷酸銨0.3-0.4份、硼酸鋅0.15-0.25份、鹽酸220-280份、乙醇60-70份、蒸餾水40-45份。上述低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：第一步：將氫氧化鈉和10-20份蒸餾水混合攪拌2-5分鐘得氫氧化鈉溶液，將過硫酸銨和剩余蒸餾水混合攪拌2-5分鐘得過硫酸銨溶液；第二步：將十六烷基三甲基溴化銨、壬基酚聚氧乙烯醚和乙醇混合攪拌20-30分鐘，加入氫氧化鈉溶液，攪拌2-5分鐘，加入多壁碳納米管，進(jìn)行超聲反應(yīng)4-5小時(shí)；第三步：過濾，用丙酮清洗，放入真空干燥箱中在50-55℃下干燥24-26小時(shí)得改性碳納米管；第四步：將苯胺和鹽酸混合，超聲1-2分鐘，加入改性碳納米管、二氧化硅氣凝膠、聚丙烯酰胺和硅酸鋁超聲2-5分鐘；第五步：加入聚二甲基硅氧烷、多聚磷酸銨和硼酸鋅，繼續(xù)超聲3-6分鐘，室溫下靜置12-13小時(shí)；第六步：滴加過硫酸銨溶液，用磁力攪拌機(jī)攪拌反應(yīng)12-13小時(shí)，過濾，水洗后放入真空干燥箱中在溫度50-60℃下干燥即得。進(jìn)一步優(yōu)選的，第二步中第一次攪拌時(shí)間為25分鐘，第二次攪拌時(shí)間為3-4分鐘，超聲反應(yīng)時(shí)間為4.5小時(shí)。進(jìn)一步優(yōu)選的，第三步中溫度為51-54℃，干燥時(shí)間為24.5-25.5小時(shí)。進(jìn)一步優(yōu)選的，第五步中超聲時(shí)間為4-5分鐘，靜置時(shí)間為12.5小時(shí)。有益效果：本發(fā)明的低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料在60℃下電導(dǎo)率最高為2712S/m，導(dǎo)電性能佳，在400℃下熱失重率僅為27%，熱穩(wěn)定性好，同時(shí)其在150℃附近熱導(dǎo)率僅為0.31W/mK，熱導(dǎo)率非常低。具體實(shí)施方式實(shí)施例1一種低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而成：多壁碳納米管0.3份、二氧化硅氣凝膠0.2份、聚丙烯酰胺2份、苯胺30份、硅酸鋁0.2份、聚二甲基硅氧烷1份、十六烷基三甲基溴化銨5份、壬基酚聚氧乙烯醚5份、過硫酸銨5份、氫氧化鈉2份、多聚磷酸銨0.2份、硼酸鋅0.1份、鹽酸200份、乙醇50份、蒸餾水35份。上述低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料的制備方法為：第一步：將氫氧化鈉和10份蒸餾水混合攪拌2分鐘得氫氧化鈉溶液，將過硫酸銨和剩余蒸餾水混合攪拌2分鐘得過硫酸銨溶液；第二步：將十六烷基三甲基溴化銨、壬基酚聚氧乙烯醚和乙醇混合攪拌20分鐘，加入氫氧化鈉溶液，攪拌2分鐘，加入多壁碳納米管，進(jìn)行超聲反應(yīng)4小時(shí)；第三步：過濾，用丙酮清洗，放入真空干燥箱中在50℃下干燥24小時(shí)得改性碳納米管；第四步：將苯胺和鹽酸混合，超聲1分鐘，加入改性碳納米管、二氧化硅氣凝膠、聚丙烯酰胺和硅酸鋁超聲2分鐘；第五步：加入聚二甲基硅氧烷、多聚磷酸銨和硼酸鋅，繼續(xù)超聲3分鐘，室溫下靜置12小時(shí)；第六步：滴加過硫酸銨溶液，用磁力攪拌機(jī)攪拌反應(yīng)12小時(shí)，過濾，水洗后放入真空干燥箱中在溫度50℃下干燥即得。實(shí)施例2一種低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而成：多壁碳納米管0.4份、二氧化硅氣凝膠0.3份、聚丙烯酰胺3份、苯胺35份、硅酸鋁0.25份、聚二甲基硅氧烷1.2份、十六烷基三甲基溴化銨6份、壬基酚聚氧乙烯醚6份、過硫酸銨6份、氫氧化鈉2.5份、多聚磷酸銨0.3份、硼酸鋅0.15份、鹽酸220份、乙醇60份、蒸餾水40份。上述低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料的制備方法為：第一步：將氫氧化鈉和15份蒸餾水混合攪拌3分鐘得氫氧化鈉溶液，將過硫酸銨和剩余蒸餾水混合攪拌3分鐘得過硫酸銨溶液；第二步：將十六烷基三甲基溴化銨、壬基酚聚氧乙烯醚和乙醇混合攪拌25分鐘，加入氫氧化鈉溶液，攪拌3分鐘，加入多壁碳納米管，進(jìn)行超聲反應(yīng)4.5小時(shí)；第三步：過濾，用丙酮清洗，放入真空干燥箱中在51℃下干燥24.5小時(shí)得改性碳納米管；第四步：將苯胺和鹽酸混合，超聲1.5分鐘，加入改性碳納米管、二氧化硅氣凝膠、聚丙烯酰胺和硅酸鋁超聲3分鐘；第五步：加入聚二甲基硅氧烷、多聚磷酸銨和硼酸鋅，繼續(xù)超聲4分鐘，室溫下靜置12.5小時(shí)；第六步：滴加過硫酸銨溶液，用磁力攪拌機(jī)攪拌反應(yīng)12.5小時(shí)，過濾，水洗后放入真空干燥箱中在溫度55℃下干燥即得。實(shí)施例3一種低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而成：多壁碳納米管0.5份、二氧化硅氣凝膠0.35份、聚丙烯酰胺3.5份、苯胺40份、硅酸鋁0.3份、聚二甲基硅氧烷1.5份、十六烷基三甲基溴化銨6.5份、壬基酚聚氧乙烯醚6.5份、過硫酸銨7.5份、氫氧化鈉3份、多聚磷酸銨0.35份、硼酸鋅0.2份、鹽酸250份、乙醇65份、蒸餾水42.5份。上述低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料的制備方法為：第一步：將氫氧化鈉和15份蒸餾水混合攪拌4分鐘得氫氧化鈉溶液，將過硫酸銨和剩余蒸餾水混合攪拌4分鐘得過硫酸銨溶液；第二步：將十六烷基三甲基溴化銨、壬基酚聚氧乙烯醚和乙醇混合攪拌25分鐘，加入氫氧化鈉溶液，攪拌4分鐘，加入多壁碳納米管，進(jìn)行超聲反應(yīng)4.5小時(shí)；第三步：過濾，用丙酮清洗，放入真空干燥箱中在52℃下干燥25小時(shí)得改性碳納米管；第四步：將苯胺和鹽酸混合，超聲1.5分鐘，加入改性碳納米管、二氧化硅氣凝膠、聚丙烯酰胺和硅酸鋁超聲3.5分鐘；第五步：加入聚二甲基硅氧烷、多聚磷酸銨和硼酸鋅，繼續(xù)超聲4.5分鐘，室溫下靜置12.5小時(shí)；第六步：滴加過硫酸銨溶液，用磁力攪拌機(jī)攪拌反應(yīng)12.5小時(shí)，過濾，水洗后放入真空干燥箱中在溫度55℃下干燥即得。實(shí)施例4一種低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而成：多壁碳納米管0.6份、二氧化硅氣凝膠0.4份、聚丙烯酰胺4份、苯胺45份、硅酸鋁0.35份、聚二甲基硅氧烷1.6份、十六烷基三甲基溴化銨7份、壬基酚聚氧乙烯醚7份、過硫酸銨9份、氫氧化鈉3.5份、多聚磷酸銨0.4份、硼酸鋅0.25份、鹽酸220-280份、乙醇70份、蒸餾水45份。上述低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料的制備方法為：第一步：將氫氧化鈉和15份蒸餾水混合攪拌4分鐘得氫氧化鈉溶液，將過硫酸銨和剩余蒸餾水混合攪拌4分鐘得過硫酸銨溶液；第二步：將十六烷基三甲基溴化銨、壬基酚聚氧乙烯醚和乙醇混合攪拌25分鐘，加入氫氧化鈉溶液，攪拌4分鐘，加入多壁碳納米管，進(jìn)行超聲反應(yīng)4.5小時(shí)；第三步：過濾，用丙酮清洗，放入真空干燥箱中在54℃下干燥25.5小時(shí)得改性碳納米管；第四步：將苯胺和鹽酸混合，超聲1.5分鐘，加入改性碳納米管、二氧化硅氣凝膠、聚丙烯酰胺和硅酸鋁超聲4分鐘；第五步：加入聚二甲基硅氧烷、多聚磷酸銨和硼酸鋅，繼續(xù)超聲5分鐘，室溫下靜置12.5小時(shí)；第六步：滴加過硫酸銨溶液，用磁力攪拌機(jī)攪拌反應(yīng)12.5小時(shí)，過濾，水洗后放入真空干燥箱中在溫度55℃下干燥即得。實(shí)施例5一種低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而成：多壁碳納米管0.7份、二氧化硅氣凝膠0.5份、聚丙烯酰胺5份、苯胺50份、硅酸鋁0.4份、聚二甲基硅氧烷2份、十六烷基三甲基溴化銨8份、壬基酚聚氧乙烯醚8份、過硫酸銨10份、氫氧化鈉4份、多聚磷酸銨0.5份、硼酸鋅0.3份、鹽酸300份、乙醇80份、蒸餾水50份。上述低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料的制備方法為：第一步：將氫氧化鈉和20份蒸餾水混合攪拌5分鐘得氫氧化鈉溶液，將過硫酸銨和剩余蒸餾水混合攪拌5分鐘得過硫酸銨溶液；第二步：將十六烷基三甲基溴化銨、壬基酚聚氧乙烯醚和乙醇混合攪拌30分鐘，加入氫氧化鈉溶液，攪拌5分鐘，加入多壁碳納米管，進(jìn)行超聲反應(yīng)5小時(shí)；第三步：過濾，用丙酮清洗，放入真空干燥箱中在55℃下干燥26小時(shí)得改性碳納米管；第四步：將苯胺和鹽酸混合，超聲2分鐘，加入改性碳納米管、二氧化硅氣凝膠、聚丙烯酰胺和硅酸鋁超聲5分鐘；第五步：加入聚二甲基硅氧烷、多聚磷酸銨和硼酸鋅，繼續(xù)超聲6分鐘，室溫下靜置13小時(shí)；第六步：滴加過硫酸銨溶液，用磁力攪拌機(jī)攪拌反應(yīng)13小時(shí)，過濾，水洗后放入真空干燥箱中在溫度60℃下干燥即得。對(duì)比例1本實(shí)施例與實(shí)施例5的區(qū)別在于不含有二氧化硅氣凝膠和硅酸鋁。具體地說是：一種低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而成：多壁碳納米管0.7份、聚丙烯酰胺5份、苯胺50份、聚二甲基硅氧烷2份、十六烷基三甲基溴化銨8份、壬基酚聚氧乙烯醚8份、過硫酸銨10份、氫氧化鈉4份、多聚磷酸銨0.5份、硼酸鋅0.3份、鹽酸300份、乙醇80份、蒸餾水50份。上述低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料的制備方法為：第一步：將氫氧化鈉和20份蒸餾水混合攪拌5分鐘得氫氧化鈉溶液，將過硫酸銨和剩余蒸餾水混合攪拌5分鐘得過硫酸銨溶液；第二步：將十六烷基三甲基溴化銨、壬基酚聚氧乙烯醚和乙醇混合攪拌30分鐘，加入氫氧化鈉溶液，攪拌5分鐘，加入多壁碳納米管，進(jìn)行超聲反應(yīng)5小時(shí)；第三步：過濾，用丙酮清洗，放入真空干燥箱中在55℃下干燥26小時(shí)得改性碳納米管；第四步：將苯胺和鹽酸混合，超聲2分鐘，加入改性碳納米管和聚丙烯酰胺超聲5分鐘；第五步：加入聚二甲基硅氧烷、多聚磷酸銨和硼酸鋅，繼續(xù)超聲6分鐘，室溫下靜置13小時(shí)；第六步：滴加過硫酸銨溶液，用磁力攪拌機(jī)攪拌反應(yīng)13小時(shí)，過濾，水洗后放入真空干燥箱中在溫度60℃下干燥即得。本發(fā)明材料的實(shí)施例和對(duì)比例的部分性能指標(biāo)見下表，我們可以看到，本發(fā)明材料在60℃下電導(dǎo)率最高為2712S/m，導(dǎo)電性能佳，在400℃下熱失重率僅為27%，熱穩(wěn)定性好，同時(shí)其在150℃附近熱導(dǎo)率僅為0.31W/mK，熱導(dǎo)率非常低。表1低熱導(dǎo)率碳納米管復(fù)合材料的部分性能指標(biāo)產(chǎn)品名稱電導(dǎo)率（S/m）400℃熱失重率（%）熱導(dǎo)率（W/mK）實(shí)施例12688280.33實(shí)施例22694280.32實(shí)施例32699280.32實(shí)施例42712270.31實(shí)施例52706280.32對(duì)比例12431290.35注：電導(dǎo)率的測(cè)定溫度為60℃；熱導(dǎo)率的測(cè)定為在150℃附近。當(dāng)前第1頁1 2 3