【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳纳米管膜制备，尤其涉及一种碳纳米管膜及其连续制备装置系统、制备方法。
技术介绍
1、碳纳米管因具有卓越的机械、电学及热学性能，近年来科研单位、高校及企业工作者们深入研究其在材料增强、电子器件、智能传感、能源转化等领域的应用。然而，由于碳纳米管为纳米材料，将其加工成宏观体更有实际应用价值，例如碳纳米管薄膜。碳纳米管薄膜材料在导电、电加热、雷击防护、电磁屏蔽、复合材料增强等方面具有很大的优势。
2、目前，人们已经通过cvd沉积技术、涂布法和抽滤法等制备了碳纳米管或石墨烯或其他碳纳米材料薄膜。但这些制备方法中cvd沉积技术可以制备高性能的薄膜材料，但设备复杂且成本高限制了其大规模量产，无法满足市场需求；涂布法/流延法制备工艺简单，可规模使用，但薄膜材料结构比较疏松，强度较低，且在厚度较小的情况下很难与基底实现脱离；抽滤法操作简单，但需要不停的更换过滤材料及产品的尺寸受限。
3、cn102877367a公开了一种碳纳米管/短纤维复合纳米碳纸及其连续制备方法，将碳纳米管分散于溶剂中形成分散液，随后将短纤维混合分散形成浆料，通过真空辅助流延成膜制备得初始薄膜，随后经后续处理将其中的聚合物去除获得目标产物。该法虽然连续制备复合薄膜，但该成型工艺中浆料在滤膜中的分布均匀性以及薄膜与基材脱离问题并没有考虑，同时短纤维的加入对膜材的电、热方面的性能有所降低。cn102561109a和cn104098084a均公开了一种通过分散抽滤得到的碳纳米管纸的制备方法，虽然提供了一种操作简易、制备快速的碳纳米管纸的制备方
4、虽然造纸工艺与抽滤工艺在制备方法上面类似，可以实现膜/纸类材料的工业化生产，但是传统的造纸工艺成型网在40-120目左右，纳米材料在其表面难以留着，最终难以成型为膜结构。如若改用更细的成型网进行抄造，例如成型网的孔径在1μm以下时，在大量不断连续使用时，存在纳米材料堵住成型网的孔径从而造成膜均一性及工作效率变慢的情况，需要经常停机维修更换滤网，并不适合大规模低成本生产。
5、cn102173406a公开了一种碳纳米管或石墨烯超薄膜的制备方法，是对碳纳米管或石墨烯分散液进行抽滤处理而形成薄膜，至少将薄膜的表层与滤膜剥离，但剥离过程是将载有薄膜的滤膜浸入取膜溶液中，使薄膜的表层从滤膜上自动剥离，取膜溶液中含有酸碱盐中的一种，对膜的品质会造成影响且是否能成卷制备也没有提及。cn103015256a公开了一种碳纳米纤维纸及其制备方法，其方法：纳米碳纤维表面背接枝羟基和羧基官能团后进行分散，然后在分散液中添加絮凝剂，最后过滤烘干。絮凝过程虽然在一定程度上保证碳纳米纤维在过滤过程中的留着度，降低对过滤网的孔径要求，但絮凝剂及纳米碳纤维表面改性大大降低了材料的导电、导热及屏蔽等性能。
6、因此，提供一种连续、大规模的高性能碳纳米管薄膜材料及其制备方法具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种碳纳米管膜及其连续制备装置系统、制备方法，所述连续制备装置系统及制备方法解决了不引入新杂质的情况下碳纳米管的留着、碳纳米管膜与多孔基底难脱离的问题，实现了成卷的、可自支撑的、膜材厚度及品质可控的碳纳米管膜连续制备。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种碳纳米管膜的连续制备装置系统，所述连续制备装置系统包括依次连接的第一放卷辊、真空成型系统、压合辊、干燥装置和第一收卷辊；
4、所述真空成型系统的上方设置有喷浆装置；
5、所述喷浆装置与布浆系统、脱泡装置、碳纳米管分散液储存罐依次连接；
6、所述压合辊分别独立地与第二放卷辊、第二收卷辊相连接；
7、所述真空成型系统用于碳纳米管分散液的抽滤成型，形成多孔基底-碳纳米管膜；
8、所述压合辊用于贴合基底和多孔基底-碳纳米管膜的贴合，并将碳纳米管膜从多孔基底转移至贴合基底上。
9、本专利技术提供的连续制备装置系统，通过依次连接的第一放卷辊、真空成型系统、压合辊、干燥装置和第一收卷辊，配合在真空成型系统的上方设置的喷浆装置、布浆系统、脱泡装置，可将碳纳米管成型，形成多孔基底-碳纳米管膜，之后采用压合辊将贴合基底和多孔基底-碳纳米管膜贴合，并将碳纳米管膜从多孔基底转移至贴合基底上，可连续制得碳纳米管膜，解决了不引入新杂质的情况下碳纳米管的留着、碳纳米管膜与多孔基底难脱离的问题，所述连续制备装置系统实现了成卷的、可自支撑的、膜材厚度及品质可控的碳纳米管膜连续制备。
10、值得说明的是，采用脱泡装置使碳纳米管之间的搭接更致密；使用压合辊使得碳纳米管膜与多孔基底脱离，转移至离心力更小的贴合基底上，便于后续碳纳米管膜的分离。本专利技术通过引入脱泡装置和压合辊，使碳纳米管膜强度更大，导电、导热及电磁屏蔽性能更优。
11、作为本专利技术优选的技术方案，所述第一放卷辊用于绕卷多孔基底。
12、优选地，所述第二放卷辊用于绕卷贴合基底。
13、优选地，所述第一收卷辊用于收卷碳纳米管膜。
14、优选地，所述第二收卷辊用于收卷多孔基底。
15、作为本专利技术优选的技术方案，所述真空成型系统包括至少3个抽真空模块，优选为至少5个抽真空模块。
16、本专利技术中，所述真空成型系统设置有成型网。
17、值得说明的是，本专利技术真空成型系统采用模块化，设置至少3个抽真空模块，其目的是控制不同的真空度。第一抽真空模块是为了缓和碳纳米管分散液的脱水速率，同时可降低浆料在滤膜表面的不稳定性；第二抽真空模块将多余的水分继续脱除；第三抽真空模块是为了通过高真空度提高薄膜的密实度。
18、优选地，所述布浆系统包括依次连接的匀浆装置和整流装置。
19、本专利技术碳纳米管浆料经匀浆装置和整流装置后，确保其在横向成型过程中均匀分布，使制得的碳纳米管膜的厚度保持一致性。
20、优选地，所述碳纳米管储存罐与所述脱泡装置之间设置有分散装置；
21、优选地，所述压合辊的材质为不锈钢和/或橡胶。
22、作为本专利技术优选的技术方案，所述真空成型系统的上方设置有顶网成型装置。
23、优选地，所述顶网成型装置设置于所述喷浆装置与所述压合辊之间。
24、值得说明的是，本专利技术将经真空成型系统抽滤成型的碳纳米管膜，采用顶网成型装置进一步脱水成型。由于两面脱水，减少了碳纳米管膜两面差，提高了碳纳米管膜均匀度。
25、优选地，所述真空成型系统的上方设置有喷淋装置。
26、值得说明的是，本专利技术向经真空成型系统抽滤成型的碳纳米管膜喷淋醇类溶剂，利用低沸点的溶剂的快速挥发来加快碳纳米管膜水分的脱离及后期膜的干燥速度；或者喷淋有机材料/无机材料，改善碳纳米管膜的强度及与其他材料的界面结合力。
27、优选地，所述喷淋装置设置于所述喷浆装置与所述压合辊之间。
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【技术保护点】
1.一种碳纳米管膜的连续制备装置系统，其特征在于，所述连续制备装置系统包括依次连接的第一放卷辊、真空成型系统、压合辊、干燥装置和第一收卷辊；
2.根据权利要求1所述的连续制备装置系统，其特征在于，所述第一放卷辊用于绕卷多孔基底；
3.根据权利要求1或2所述的连续制备装置系统，其特征在于，所述真空成型系统包括至少3个抽真空模块，优选为至少5个抽真空模块；
4.根据权利要求1-3任一项所述的连续制备装置系统，其特征在于，所述真空成型系统的上方设置有顶网成型装置；
5.一种碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法采用权利要求1-4任一项所述的连续制备装置系统进行连续制备，所述制备方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述多孔基底包括纤维素衍生物类膜、聚四氟乙烯膜、聚偏二氟乙烯膜、PP膜、玻璃纤维膜、尼龙膜、聚醚砜膜、聚酰胺类膜、聚酰亚胺类膜、聚酯类膜、聚烯烃类膜或玻璃纤维滤膜中的任意一种或至少两种的组合；
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述真
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述抽滤成型后还包括：采用顶网成型装置进行脱水成型；
9.根据权利要求5-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述贴合基底包括连续基底或多孔基底；
10.一种碳纳米管膜，其特征在于，所述碳纳米管膜采用权利要求5-9任一项所述的制备方法制得；
...【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管膜的连续制备装置系统，其特征在于，所述连续制备装置系统包括依次连接的第一放卷辊、真空成型系统、压合辊、干燥装置和第一收卷辊；
2.根据权利要求1所述的连续制备装置系统，其特征在于，所述第一放卷辊用于绕卷多孔基底；
3.根据权利要求1或2所述的连续制备装置系统，其特征在于，所述真空成型系统包括至少3个抽真空模块，优选为至少5个抽真空模块；
4.根据权利要求1-3任一项所述的连续制备装置系统，其特征在于，所述真空成型系统的上方设置有顶网成型装置；
5.一种碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法采用权利要求1-4任一项所述的连续制备装置系统进行连续制备，所述制备方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：王玉琼，吕卫帮，曲抒旋，杨文刚，蒋瑾，高宁萧，陆牧南，姜欣荣，隋欣，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
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