[发明专利]改性碳纳米管阵列、碳纳米管纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种改性碳纳米管阵列、碳纳米管纤维及其制备方法和应用。该改性碳纳米管阵列的制备方法包括如下步骤：制备碳纳米管阵列；及在保护性气体氛围下，对改性物和碳纳米管阵列进行紫外光照射处理以进行接枝反应，得到改性碳纳米管阵列，改性物选自乙烯基吡啶‑苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物及苯乙烯‑异戊二烯‑丁二烯嵌段共聚物中的至少一种，紫外光为照射波长为218nm～289nm的单色窄带光，照射功率为20mW～30mW。上述制备方法得到的改性碳纳米管阵列能够用于制备弹性较好的碳纳米管纤维。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种改性碳纳米管阵列、碳纳米管纤维及其制备方法和应用。

背景技术

纳米纤维是指直径为纳米尺度而长度较大的具有一定长径比的线状材料。纳米纤维具有牢固、轻质、耐用及富有功能延伸发展等特性，逐渐应用于医疗卫生、高效防护、精细过滤、汽车工业及农业等领域。尤其在纺织业中的应用，纳米纤维同样具有广阔的使用前景。采用纳米纤维制备的布料具有导电、防静电等多种功能。然后，传统的纳米纤维的弹性较差，导致制成的布料的伸缩性不能满足实际需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种改性碳纳米管阵列的制备方法，该制备方法得到的改性碳纳米管阵列能够用于制备弹性较好的碳纳米管纤维。

此外，还提供一种改性碳纳米管阵列和碳纳米管纤维的其制备方法和应用。

一种改性碳纳米管阵列的制备方法，包括如下步骤：

制备碳纳米管阵列；及

在保护性气体氛围下，对改性物和所述碳纳米管阵列进行紫外光照射处理以进行接枝反应，得到改性碳纳米管阵列，所述改性物选自乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物及苯乙烯-异戊二烯-丁二烯嵌段共聚物中的至少一种，所述紫外光为照射波长为218nm～289nm的单色窄带光，照射功率为20mW～30mW。

上述改性碳纳米管阵列的制备方法，采用照射功率为20mW～30mW的紫外光进行照射，并设定紫外光为照射波长为218nm～289nm的单色窄带光，以将改性物接枝于碳纳米管阵列的表面上，改性物选自乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物及苯乙烯-异戊二烯-丁二烯嵌段共聚物中的至少一种，得到的改性碳纳米管阵列能够制备具有较高弹性的碳纳米管纤维，能够用于制作伸缩性较好的布料。经试验验证，采用上述改性碳纳米管阵列制成的碳纳米管纤维的伸长率为3.5％～5.0％，具有较好的弹性。

在其中一个实施例中，所述改性物的重均分子量为15000～30000。

在其中一个实施例中，所述乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中，所述乙烯基吡啶链段、所述苯乙烯链段与所述丁二烯链段的摩尔比为3：3：1～1：1：1；及/或，

所述苯乙烯-异戊二烯-丁二烯嵌段共聚物中，所述苯乙烯链段、所述异戊二烯链段与所述丁二烯链段的摩尔比为3：1：1～1：1：1。

在其中一个实施例中，所述改性物由乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物及苯乙烯-异戊二烯-丁二烯嵌段共聚物组成，所述乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物及所述苯乙烯-异戊二烯-丁二烯嵌段共聚物的摩尔比为0.75：1～1.33：1。

在其中一个实施例中，所述制备碳纳米管阵列的步骤包括：

在第一基底上沉积催化剂层；及

在保护性气体氛围下，将所述形成有催化剂层的所述第一基底升温至700℃～900℃后再通入碳源气体反应，得到所述碳纳米管阵列，所述碳源气体包括乙烯及己烷，所述乙烯与所述己烷的气体分压比为2:1～4:1，所述碳源气体的流速为8mL/min～12mL/min，通入所述碳源气体进行反应的时间为10min～25min。