[发明专利]一种碳纳米管界面增强的电子烟导油绳的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，特别涉及一种碳纳米管界面增强的电子烟导油绳的制备方法。

背景技术

电子烟中的导油绳是雾化器产生烟雾的关键部分，其将烟油导入加热丝加热处雾化，形成烟雾。但是传统的电子烟导油绳主要成分是玻璃纤维/聚合物的复合材料，虽然具有很好的绝缘性、导油性，但是其较脆而且耐磨性差，并且导热性能不佳，容易产生干烧的现象，会影响电子烟烟雾的口感。

碳纳米管是一种具有纳米直径的管状碳纤维，由于其表面的碳原子以大量的SP²杂化存在，S轨道成分较多，而且离域电子较丰富，因此具有超强的力学性能，以及作为电学元件、半导体材料的优良潜力。碳纳米管作为高分子材料的添加剂，被广泛的应用在新型橡胶、塑料、纤维的制备过程中，在较低的掺入量下就能较好的提高高分子材料的热力学性能和电学性能。碳纳米管还可以接枝在聚合物和无机材料相交的界面上，不仅能增强两者的粘结力，还能成为两相的界面缓冲，增加了两者的相容性的同时也能提高复合材料的整体结构。

碳纳米管用于改性玻璃纤维增强树脂，主要是提高了玻璃纤维增强树脂的力学性能、导热性能等方面，是目前改性玻璃纤维增强树脂的有效方法之一。碳纳米管增强玻璃纤维的制备方法主要是通过化学接枝的方式将碳纳米管接枝在玻璃纤维的表面上，如授权公告号CN102229473B以及公开号CN102286160A所介绍；在经过和树脂共混的方式制备得到碳纳米管增强的玻璃纤维/聚合物复合材料，如授权公告号CN102329430B、授权公告号CN102382320B等所介绍。这样得到的碳纳米管增强的玻璃纤维/聚合物复合材料应较原始的玻璃纤维增强树脂有更优异的力学性能和导热性能。

将碳纳米管增强的玻璃纤维/聚合物复合材料应用于电子烟导油绳，目前并没有在电子烟领域中被报道的。

因此能将此碳纳米管增强的玻璃纤维/聚合物复合材料进行纺丝形成纤维，这是目前并没有在电子烟领域中被报道的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纳米管界面增强的电子烟导油绳的制备方法和导油绳。所述碳纳米管界面增强的电子烟导油绳具体为一种碳纳米管掺杂的玻璃纤维/聚合物复合材料。

为了保证不影响导油绳原有的性能，如具有良好的导油性、绝缘性、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高等，本发明采用将碳纳米管掺入到玻璃纤维和聚合物材料的连接处，增强了玻璃纤维和聚合物树脂的相容性，而且能提高整个复合材料的力学性能、导热性能等。在经过纺丝之后形成碳纳米管增强的玻璃纤维/聚合物复合纤维，通过缠绕制备得到碳纳米管界面增强的电子烟导油绳。

本发明提出碳纳米管界面增强的电子烟导油绳制备方法，具体步骤如下：

(1)制备碳纳米管修饰的玻璃纤维：将10～1000g的玻璃纤维分散在水、乙醇等溶剂中，加入一定量酸化处理的碳纳米管材料，在20～100℃下搅拌12～120小时，使得碳纳米管上面的基团和玻璃纤维上面的基团充分反应；反应结束之后用去离子水将未反应的碳纳米管清洗2～4次，60～200℃烘干后得到碳纳米管修饰的玻璃纤维。

(2)制备碳管界面增强的电子烟导油绳：将步骤(1)所得的碳管修饰的玻璃纤维分散在0.05～5M的硅烷偶联剂溶液中，预处理(混合修饰)1～8小时；将得到的预处理好的玻璃纤维浸泡在树脂当中，经过纺丝固化得到纤维，最后将纤维缠绕成导油绳，60～100℃烘干将溶剂处理干净之后，得到碳纳米管界面增强的电子烟导油绳。

本发明中，所采用的碳纳米管可以为单壁碳纳米管或者多壁碳纳米管，经过混酸酸化处理之后，将其截短至10-1000nm，优选50-500nm,并且侧基上带有大量的羧基和羟基。

本发明中，步骤(1)中，所加入的碳纳米管材料的量为加入玻璃纤维的量的0.1％～25％。

本发明中，步骤(1)中，所加入的玻璃纤维的量可以为100-500g，可使用的溶剂可以为乙醇、水或者其混合溶液。

本发明中，步骤(1)中，碳纳米管和玻璃纤维反应的温度优选为50-80℃，反应时间优选为24-72小时。

本发明中，步骤(2)中，硅烷偶联剂溶液的浓度优选为0.5～1M，混合修饰优选1～3小时。

本发明中，步骤(2)中，树脂可以为环氧树脂、醋酸乙烯酯树脂、聚丙烯树脂、聚酯树脂。

本发明中，步骤(2)中，纺丝的方法可以使湿法纺丝、熔融纺丝、静电纺丝。

本发明所得到的碳纳米管界面增强的玻璃纤维/聚合物复合纤维的导热系数0.3～4W/(m*k)