[发明专利]一种碳纳米管再生竹纤维及其生产方法

说明书

技术领域：

本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种碳纳米管再生竹纤维及其生产方法。

背景技术：

再生纤维素纤维是由木材、棉、麻、甘蔗渣等提取的天然纤维素作为原料经纺丝工艺制备而成，再生纤维素纤维的来源丰富、可生物降解、成本低廉，具有再生、可持续的优点，因此在环境资源备受关注的情况下，再生纤维素纤维的开发和应用受到人们的重视。

再生纤维素纤维是由纤维素大分子构成，不同的原料和加工工艺组成了不同的再生纤维素纤维，常见的再生纤维素纤维有普通黏胶纤维、莫代尔纤维、天丝纤维和竹纤维，其中再生竹纤维是把竹子切片、风干后，采用化学方法将竹片精制成复合纤维生产要求的浆泊，经溶解、溶剂纺丝或者粘胶纤维纺丝法而成，再生竹纤维具有较低的结晶度、取向度和聚合度，因此初始模量较低，断裂伸长率适中，回潮率较低，吸湿放湿速度快，因此竹纤维织物的舒适性优良。

碳纳米管具有极高的强度、韧性和弹性模量，低比重，金属导电性质，碳纳米管的优异性能来源于其基本结构，碳纳米管的基本结构主要是由六边形碳环、五边形碳环和七边形碳环组成，根据碳纳米管结构的层数分为单壁、双壁和多壁碳纳米管，碳纳米管的每个碳原子上都存在一个多余的p轨道，可以形成大π键，π电子可与其他含π电子的聚合物相结合，形成π-π非共价键，从而得到碳纳米管/聚合物复合材料。

目前将碳纳米管用于纤维的改性已经成为研究的热点。中国专利CN 1241979C(公开日2005.5.25)公开的一种基于碳纳米管的复合材料纤维及其制备方法，将酸化的碳纳米管分散于表面活性剂水溶液中，静置干燥碾磨后得到修饰的碳纳米管，将修饰的碳纳米管与丙烯腈、醋酸乙烯、丙烯酸甲酯等单体、引发剂、助剂和溶剂发生聚合反应形成复合材料原液，然后经湿法纺丝制备得到碳纳米管的复合材料纤维，该复合纤维的断裂强度为3-20CN/dtex，纤维体电阻率为10²-10⁸Ω·cm。中国专利CN 101525785B(公开日)公开一种纤维及其形成方法，是将聚酯纤维以及多个纳米碳管分散于聚酯纤维中经熔融抽丝，滚筒收集得到该复合纤维。除此之外，碳纳米管还可以与用于制备涤纶短纤维(中国专利CN 104264270A(公开日2015.1.7)公开的碳纳米管再生涤纶短纤维的生产方法)和再生蚕丝蛋白纤维(中国专利CN 104264263A(公开日2015.1.7)公开的一种丝蛋白/碳纳米管杂化纤维及其制备方法)。由上述与有技术可知，碳纳米管目前已经可以用于制备复合合成化学纤维和再生丝蛋白纤维，但对于再生纤维素纤维的复合纤维仍未可知。

本发明将碳纳米管与再生竹纤维作为原料制备复合纤维，在不改变再生竹纤维舒适性的基础上，提高纤维的力学性能和导电性。

发明内容：

本发明要解本的技术本本是提供一种碳纳米管再生竹纤维及其生产方法，将碳纳米管和竹浆作为原料，经粘胶纤维纺丝技术制得碳纳米管再生竹纤维，该纤维中均匀分布碳纳米管，但竹纤维的结晶度和聚合度与传统纤维类似，因此该再生竹纤维保持传统竹纤维的舒适性，而且力学性能和导电性增加。

为解本上述技术本本，本发明的技术方案是：

一种碳纳米管再生竹纤维，其特征在于，所述碳纳米管再生竹纤维包括碳纳米管和再生竹纤维，所述碳纳米管为亲水改性的碳纳米管，所述碳纳米管再生竹纤维是经粘胶纺丝工艺制备而成。

优选地，所述碳纳米管再生竹纤维中碳纳米管的含量为11-14％。

本发明还提供一种碳纳米管再生竹纤维的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将竹片风干后，浸入水中预水解，然后经二次蒸煮后，打浆、洗浆、漂白、中和、除杂、抄浆、烘干后得到再生竹纤维浆；

(2)将碳纳米管浸入强酸溶液，35℃超声5-10h，冷却至室温后过滤得到滤渣，将滤渣洗涤过滤至滤液呈中性，烘干得到改性碳纳米管；

(3)将步骤(2)制备的改性碳纳米管分散于去离子水中，超声分散，加至步骤(1)制备的再生竹纤维浆，并添加N-甲基吗啉水溶液，搅拌均匀，得到纺丝原液，经粘胶纺丝工艺得到碳纳米管再生竹纤维。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，竹片为淡竹和毛竹。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，再生竹纤维浆中粘均分子量为40000-44000。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，强酸溶液为强硝酸或者强硫酸。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，改性碳纳米管为亲水改性的碳纳米管，纳米管的长度为0.01-0.03mm。