[发明专利]碳纳米管纤维的表面修饰方法

说明书

本发明涉及一种碳纳米管纤维的表面修饰方法。上述碳纳米管纤维的表面修饰方法，先形成碳纳米管纤维，再通过将碳纳米管纤维和高分子聚合物置于高能紫外光下进行高能紫外光处理，并设定高能紫外光的照射功率为15mW～35mW，设定高能紫外光为照射波长λ为150nm～350nm的单色窄带光，从而使得高分子聚合物能够接枝到碳纳米管纤维的表面；上述碳纳米管纤维的表面修饰方法，能够实现对碳纳米管纤维的表面处理，且不需要将碳纳米管分散在溶剂中进行表面处理而破坏碳纳米管阵列的规整结构从而影响纺丝，也避免了使用有毒试剂而造成人体和环境的伤害，同时，上述方法只需进行高能紫外光处理20min～50min即可完成碳纳米管纤维的表面修饰，反应时间短，能耗低且效率高。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，特别是涉及碳纳米管纤维的表面修饰方法。

背景技术

目前在碳纳米管的表面进行修饰的方法主要包括氧化修饰法、卤化反应修饰法、环氧加成反应法及重氮盐修饰法。其中，氧化修饰法分为液相氧化法和气相氧化法，液相氧化法采用强氧化溶剂如硝酸、高锰酸钾、双氧水或臭氧溶液对碳纳米管进行氧化，往往需要经过长时间的回流才能给在碳纳米管的表面装饰上小型基团，如-COOH、-OH或-C=O等；气相氧化法采用高温下通入气体氧气或臭氧对碳纳米管进行氧化以在碳纳米管表面产生C-O-C官能团或-C=O官能团。卤化反应修饰法是在加热的条件下通入气体含卤素的剧毒化合物质如F₂、BrF₃、XeF₂等并经过长时间反应，从而在碳纳米管的表面产生C-F官能团。环氧加成反应法是在Azomethine ylides引发剂的作用下，二甲基甲酰胺在碳纳米管的表面发生1,3-环加成反应的方法，该方法也需要长时间的回流。重氮盐修饰法是使用重氮盐溶液，并采用电化学法或溶剂分解法，使得重氮盐产生自由基并引发反应从而在碳纳米管表面修饰较大的官能基团。

然而，上述方法无法用于对碳纳米管纤维进行表面处理，且要么需要将碳纳米管进行分散，从而破坏了碳纳米管的阵列结构，不利于后续的纺丝，要么需要长时间的反应或需要采用有毒性试剂进行反应，可能对人体和环境造成伤害，因此，研究一种新的碳纳米管纤维的表面修饰方法非常重要。

发明内容

基于此，有必要针对目前对难以对碳纳米管纤维进行表面处理，且易破坏碳纳米管阵列的阵列结构而不利于纺丝、反应时间长、使用有毒试剂造成对人体和环境伤害的问题，提供一种碳纳米管纤维的表面修饰方法。

一种碳纳米管纤维的表面修饰方法，包括以下步骤：

在第一基底上形成碳纳米管纤维；

在第二基底上沉积高分子聚合物，所述高分子聚合物选自碳链高聚物；

将所述第一基底与所述第二基底放置于同一反应腔；及

在保护性气体氛围下，对所述第一基底及所述第二基底进行高能紫外光处理；所述高能紫外光的照射功率为15mW~35mW，所述高能紫外光为照射波长λ为150nm~350nm的单色窄带光。

在其中一个实施方式中，所述在第一基底上形成碳纳米管纤维的步骤具体包括：

在所述硅基片上沉积催化剂层；

在保护性气体氛围下，升温至700℃~800℃后再通入碳源气体反应得到所述碳纳米管阵列；所述碳源气体以气体分压计包括25%~40%的乙烯、1%~10%的氢气及70%~80%的氮气；

对所述碳纳米管阵列进行纺丝得到所述碳纳米管纤维；及

将所述碳纳米管纤维放置于所述第一基底。