[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：将不饱和二羧酸、溴化苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯进行聚合反应，得到共聚物，不饱和二羧酸选自柠康酸及二甲基马来酸中的至少一种；及在保护性气体氛围下，将共聚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。上述制备方法得到的改性碳纳米管阵列能够用于制备具有较高附着力的碳纳米管纤维。

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

碳纳米管因其优异的力学性能和电学性能而具有广泛的应用前景。近年来，随着对碳纳米管的深入研究，碳纳米管已逐渐进入纺织行业。通过将碳纳米管纤维进行纺丝，能够得到一种碳纳米管纤维，以取代传统的碳纤维及玻璃纤维。然而，采用传统的碳纳米管制备的碳纳米管纤维的附着力较差，进而影响由该碳纳米管纤维制作的布料的品质。

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具有较高附着力的碳纳米管纤维。

此外，还提供一种改性碳纳米管阵列和碳纳米管纤维及其制备方法和应用。

一种改性碳纳米管阵列的制备方法，包括如下步骤：

将不饱和二羧酸、溴化苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯进行聚合反应，得到共聚物，所述不饱和二羧酸选自柠康酸及二甲基马来酸中的至少一种；及

在保护性气体氛围下，将所述共聚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。

上述改性碳纳米管阵列的制备方法，采用紫外光将共聚物接枝到碳纳米管阵列的表面，并且共聚物主要由不饱和二羧酸、溴化苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯聚合而成，不饱和二羧酸选自柠康酸及二甲基马来酸中的至少一种，得到的改性碳纳米管阵列易于分散，能够制备具有较高附着力的碳纳米管纤维。经试验验证，采用上述改性碳纳米管阵列制备的碳纳米管纤维的附着力为30MPa～51MPa，能够用于制备更加服帖、品质较高的布料。

在其中一个实施例中，所述将不饱和二羧酸、溴化苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯进行聚合反应的步骤具体为：将所述不饱和二羧酸、所述溴化苯乙烯、所述聚甲基丙烯酸及引发剂混合，并于60℃～65℃下进行自由基聚合反应，反应时间为6h～8h，所述引发剂为偶氮二异丁腈。

在其中一个实施例中，所述引发剂与所述不饱和二羧酸的摩尔比为1:18～1:24。

在其中一个实施例中，所述在保护性气体氛围下，将所述共聚物和碳纳米管阵列进行紫外光照射处理以进行接枝反应的步骤之前，还包括制备所述碳纳米管阵列的步骤：

在所述第一基底上沉积催化剂层；及

在保护性气体氛围下，将沉积有所述催化剂层的所述第一基底升温至550℃～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和己烷，所述乙烯与所述己烷的气体分压比为1.25:1～8:1，所述碳源气体的流速为5mL/min～15mL/min，通入所述碳源气体进行反应的时间为10min～25min。

在其中一个实施例中，所述不饱和二羧酸、所述溴化苯乙烯及所述甲基丙烯酸甲酯的质量比为(2～7)：(9～14)：(4～7)。

在其中一个实施例中，所述共聚物的重均分子量为3000～20000。

一种改性碳纳米管阵列，由上述改性碳纳米管阵列的制备方法制备得到。

一种碳纳米管纤维的制备方法，将上述改性纳米管阵列进行纺丝，得到碳纳米管纤维。

一种碳纳米管纤维，由上述碳纳米管纤维的制备方法制备得到。