[发明专利]一种导电聚苯胺/碳纳米管纤维复合材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种导电聚苯胺/碳纳米管纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将多根碳纳米管纤维集束，在浓酸中浸泡，使所述碳纳米管纤维酸化并除去杂质，得到碳纳米管纤维束；

(2)将步骤(1)得到的碳纳米管纤维束与苯胺在酸液中，在氧化剂存在的条件下进行反应，得到导电聚苯胺包覆碳纳米管纤维束；

(3)将步骤(2)得到的导电聚苯胺包覆碳纳米管纤维束加捻，得到所述导电聚苯胺/碳纳米管纤维复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳纳米管纤维的直径为60-70μm；

优选地，所述碳纳米管纤维束的直径为300-500μm。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述浓酸为浓硫酸和/或浓硝酸；

优选地，步骤(1)中所述浸泡的时间为30-60s；

优选地，在步骤(1)中所述浸泡之后，还进行清洗和干燥操作。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述碳纳米管纤维束与所述苯胺的质量比为3-6:1；

优选地，步骤(2)中所述酸液为磺基水杨酸和硫酸的混合酸液；

优选地，步骤(2)中所述酸液的浓度为0.8-1.5mol/L；

优选地，所述硫酸和所述磺基水杨酸的质量比为3-5:1。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述氧化剂为过硫酸铵与重铬酸钾的混合物；

优选地，所述过硫酸铵与所述重铬酸钾的摩尔比为2-15:1；

优选地，所述过硫酸铵与所述苯胺的质量比为1.25-1.5:1。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述氧化剂是通过滴加的方式加入到所述酸液中；

优选地，所述氧化剂在10-20min内滴加完毕；

优选地，步骤(2)中所述反应的温度为0-5℃；

优选地，步骤(2)中所述反应的时间为6-8h。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述加捻的捻度为200-300捻/m。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将多根直径60-70μm的碳纳米管纤维集束，在浓硫酸和/或浓硝酸中浸泡30-60s，使所述碳纳米管纤维酸化并除去杂质，然后进行清洗和干燥，得到直径300-500μm的碳纳米管纤维束，收卷于卷取装置上；

(2)按硫酸和磺基水杨酸质量比为3-5:1配制0.8-1.5mol/L的混合酸液，以所述混合酸液为溶剂，分别配制苯胺溶液和氧化剂溶液，将步骤(1)得到的碳纳米管纤维束放入所述苯胺溶液中，在0-5℃的条件下滴加所述氧化剂溶液，在10-20min内滴加完毕，保持温度反应6-8h，得到导电聚苯胺包覆碳纳米管纤维束；

其中，所述碳纳米管纤维束与苯胺的质量比为3-6:1，所述氧化剂由过硫酸铵与重铬酸钾按摩尔比2-15:1组成，所述过硫酸铵与苯胺的质量比为1.25-1.5:1；

(3)将步骤(2)得到的导电聚苯胺包覆碳纳米管纤维束置于水中放卷，将放卷后的纤维束烘干，重新收卷，经加捻机加捻，捻度为200-300捻/m，得到所述导电聚苯胺/碳纳米管纤维复合材料。

9.一种导电聚苯胺/碳纳米管纤维复合材料，其特征在于，所述导电聚苯胺/碳纳米管纤维复合材料由权利要求1-8任一项所述的方法制备得到。

10.一种如权利要求9所述的导电聚苯胺/碳纳米管纤维复合材料的用途，其特征在于，所述导电聚苯胺/碳纳米管纤维复合材料用于电磁屏蔽材料、导线、电热丝或纺织领域。