碳纳米管、镍和铝复合粉末增强聚乙烯基复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及聚乙烯基复合材料制备领域，更具体的说，是涉及碳纳米管/镍/铝原位增强聚乙烯基复合材料制备技术。本发明旨在提供一种使碳纳米管与金属复合粉末在聚合物基复合材料中含量可控且弥散均匀分布的方法，同时碳管与基体界面浸润良好，结合强度高。本发明首先采用化学气相沉积法合成CNTs分散均匀、结构保持较好且含量可控的CNTs-Ni-Al复合粉末，然后利用熔融共混的方法将原位复合粉末掺入聚乙烯基体中，从而制备出强度和模量较高，导电和导热性能优良的CNTs/Ni/Al/聚乙烯基复合材料。本发明所得复合粉末能很好地控制碳纳米管、镍和铝的比例，同时能很好地解决金属及碳纳米管在复合材料中的分散问题，碳纳米管在复合粉末中不团聚，分散很开能具有纳米尺寸效应，且碳纳米管与基体结合强度高，因此碳纳米管与铝能有效地增强聚乙烯基复合材料，使复合材料的强度，导电和导热等综合性能得到大幅度的提高。

主权项

一种碳纳米管、镍和铝原位增强聚乙烯基复合材料制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：a.Ni/Al催化剂的制备：以六水硝酸镍和铝粉为原料，将这两种原料以重量比：0.05∶1～4.95∶1，加入到适量蒸馏水中，然后以氢氧化钠或氨水作沉淀剂，边用磁力搅拌器搅拌(搅拌速度为50转/分钟～500转/分钟)边滴加上述沉淀剂反应生成Ni(OH)2/Al，即采用共沉淀法制得了Ni(OH)2/Al二元胶体，然后将二元胶体在150℃～300℃氮气氛下脱水和在350℃～500℃下煅烧后得到NiO/Al催化剂前驱，并将所得催化剂前驱用于碳纳米管/Ni/Al复合粉末的制备；b.用化学气相沉积法制备碳纳米管、Ni和Al复合粉末：在石英舟中铺上一层上述步骤a中得到的NiO/Al催化剂前驱，并将石英舟置于石英反应管中部恒温区，在升温之前通氮气来排除管内的空气，升到500℃～650℃还原温度时，让H2气体以25mL/min～250mL/min流速通过催化剂前驱体1.5～4h，将催化剂前驱NiO/Al还原为催化剂Ni/Al，之后停止氢气，紧接着让混合反应气氮气和甲烷：VN2/VCH4＝6∶1～12∶1，以420～780mL/min的流速通过催化剂，在500℃～650℃温度下反应一定时间后停止混合气体，在氮气氛下以流速5mL/min～75mL/min让炉子冷至室温，最后得到碳纳米管、Ni和Al复合粉末。