[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；制备改性物，改性物为不饱和二羧酸、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯的共聚物，所述不饱和二羧酸选自马来酸、二甲基马来酸、二氯马来酸、苯基马来酸及二苯基马来酸中的至少一种；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。上述制备方法得到的改性碳纳米管阵列能够用于制备耐磨性较高的布料。

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

衣物，是指人类或通过人类来完成遮掩身体、载体的用布料等材质做成的各种样式的遮挡物。根据所制作衣物的布料的不同，制成的衣物被用于不同的场合。随着人们对生活质量的追求不断提高，对衣物的耐磨性能的要求也日益增加。尤其是对外穿的衣物的耐磨性能要求更高。一些研究通过选择特殊材料制作布料，以提高布料的耐磨性能。然后，传统的特殊材料制成的布料的耐磨性能较差，仍然不能满足实际需求。

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耐磨性较高的布料。

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：

制备碳纳米管阵列；

制备改性物，所述改性物为不饱和二羧酸、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯的共聚物，所述不饱和二羧酸选自马来酸、二甲基马来酸、二氯马来酸、苯基马来酸及二苯基马来酸中的至少一种；及

在保护性气体氛围下，对所述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。

上述改性碳纳米管阵列的制备方法，采用不饱和二羧酸、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯制备改性物，不饱和二羧酸选自马来酸、二甲基马来酸、二氯马来酸、苯基马来酸及二苯基马来酸中的至少一种，且采用紫外光将改性物接枝到碳纳米管阵列的表面，使得改性碳纳米管阵列表面形成保护膜而具有较高的耐磨性，能够用于制备耐磨性较高的布料。经试验验证，采用上述制成的改性碳纳米管阵列制备的碳纳米管纤维的有效磨耗指数为23000次～27500次，且厚度减少量为0.04mm～0.15mm，具有较高的耐磨损性能。

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

在第二保护性气体氛围下，将形成有催化剂层的第一基底升温至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与己烷，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，所述制备改性物的步骤具体为：将所述不饱和二羧酸、所述苯乙烯及所述甲基丙烯酸甲酯通过自由基聚合反应，得到反应物；向所述反应物中加入溶剂，固液分离后收集沉淀，得到所述改性物。

在其中一个实施例中，将所述不饱和二羧酸、所述苯乙烯及所述甲基丙烯酸甲酯通过自由基聚合反应的步骤具体为：将所述不饱和二羧酸、所述苯乙烯及所述甲基丙烯酸甲酯在紫外光照射下进行聚合反应，并控制反应温度为20℃～45℃，紫外光强度为45W～55W，反应时间为30min～40min。

在其中一个实施例中，所述不饱和二羧酸、所述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，所述改性物的重均分子量为5000～25500。