[发明专利]一种含碳纳米管的复合纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料制备技术领域，具体公开了一种含碳纳米管的复合纤维及其制备方法。所述的含碳纳米管的复合纤维的制备方法，其包含如下步骤：(1)将碳纳米管分散于研磨溶剂中，然后放入研磨设备中进行研磨得碳纳米管浆料；取出后过滤干燥得研磨处理过的碳纳米管；(2)将研磨处理过的碳纳米管加入到纤维素纺丝液中形成碳纳米管‑纤维素纺丝液；(3)将碳纳米管‑纤维素纺丝液经喷丝板喷出、凝固和干燥后得含碳纳米管的复合纤维。所述的方法生产工艺简单，制备得到的含碳纳米管的复合纤维具有优异的拉伸强度。

技术领域

本发明涉及高分子材料制备技术领域，具体涉及一种含碳纳米管的复合纤维及其制备方法。

背景技术

纤维是指利用天然纤维素浆粕(包括木浆粕、棉浆粕、甘蔗渣浆粕、竹浆粕或草类浆粕)溶解形成纤维素纺丝液，然后通过干法纺丝或湿法纺丝得到的纤维。但仅仅以纤维素浆粕为原料制备得到的纤维其力学性能有待进一步提高，现有技术一般都通过添加碳纳米管来提升纤维的力学性能。然而，在添加碳纳米管来提升纤维的力学性能的过程中，碳纳米管的分散问题是一直以来存在的问题；碳纳米管在纤维中分散不均，一方面会造成纤维力学性能提升空间不大，另一方面会增加碳纳米管的用量，增加制备成本。

中国专利CN200710036886.5公开了一种含碳纳米管的Lyocell纤维的制备方法；其先将碳纳米管放入强酸中纯化，然后再放入表面活性剂中进行碳纳米管的前处理；其得到了能够在纤维中分散均匀的碳纳米管。但该方法由于使用强酸具有腐蚀性，另一方面其还需进一步进行表面活性剂的功能化处理，增加的制备工序；且其仅仅是通过常规的表面活性剂进行活化，其分散性能以及对提高纤维的力学性能有待进一步提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种含碳纳米管的复合纤维的制备方法。所述制备方法中碳纳米管的处理方法简单，且能够充分分散在复合纤维中，一方面可以能减少碳纳米管的用量，另一方面还可以进一步提高复合纤维力学性能。

本发明所要解决的上述技术问题，通过以下技术方案予以实现：

一种含碳纳米管的复合纤维的制备方法，其包含如下步骤：

(1)将碳纳米管分散于研磨溶剂中，然后放入研磨设备中进行研磨得碳纳米管浆料；取出后过滤干燥得研磨处理过的碳纳米管；

(2)将研磨处理过的碳纳米管加入到纤维素纺丝液中形成碳纳米管-纤维素纺丝液；

(3)将碳纳米管-纤维素纺丝液经喷丝板喷出、凝固和干燥后得含碳纳米管的复合纤维。

优选地，步骤(1)中所述的研磨溶剂由石脑油、二缩三丙二醇以及N-甲基吡咯烷酮组成。

进一步优选地，步骤(1)中所述的研磨溶剂由体积比为5～10：1～3：1的石脑油、二缩三丙二醇以及N-甲基吡咯烷酮组成。

最优选地，步骤(1)中所述的研磨溶剂由体积比为7：2：1的石脑油、二缩三丙二醇以及N-甲基吡咯烷酮组成。

优选地，步骤(2)中研磨处理过的碳纳米管与纤维素纺丝液的重量用量比为0.5～5：1000。

进一步优选地，步骤(2)中研磨处理过的碳纳米管与纤维素纺丝液的重量用量比为1～3：1000。

优选地，步骤(2)中纤维素纺丝液中纤维素的含量为5～10质量％。

进一步优选地，步骤(2)中纤维素纺丝液中纤维素的含量为6～8质量％。

优选地，步骤(2)中所述的纤维素纺丝液的溶剂为含水量为20～30体积％的N-甲基吗啉-N-氧化物溶液。