[发明专利]一种碳纳米管复合纱线及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纳米管复合纱线的制备方法，所述制备方法采用的原料包括碳纳米管和石墨烯，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将多根碳纳米管或多个碳纳米管束合股，浸润有机溶剂，加捻，制成碳纳米管初级纱，所述加捻采用的捻度角为5-20°，在所述合股过程中，碳纳米管的根数或多个碳纳米管束包含的碳纳米管的根数为3-21根，所述碳纳米管束的平均直径为40-60nm；

(2)将按照步骤(1)制成的多个碳纳米管初级纱分别浸入第一石墨烯分散液中，合股，烘干，加捻，制成碳纳米管复合初纱，然后将制成的所述碳纳米管复合初纱浸入第二石墨烯分散液中，烘干，制成所述碳纳米管复合纱线；其中，所述加捻采用的捻度角为5-10°，所述第一石墨烯分散液、所述第二石墨烯分散液分别通过将石墨烯分散在水中制成，所述第一石墨烯分散液或所述第二石墨烯分散液中石墨烯的浓度为2～4mg/mL，所述碳纳米管复合初纱包含5-63个碳纳米管初级纱。

2.根据权利要求1所述的碳纳米管复合纱线的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机溶剂为选自甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯、氯仿中的一种或多种的组合。

3.根据权利要求1所述的碳纳米管复合纱线的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述制备方法还包括在进行所述加捻之前的烘干步骤。

4.根据权利要求1所述的碳纳米管复合纱线的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述石墨烯的片径为500nm-5μm，厚度为1～5nm。

5.根据权利要求1所述的碳纳米管复合纱线的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述第一石墨烯分散液、所述第二石墨烯分散液分别通过如下方法制备而得：使石墨烯在超声作用下分散在纯水中；所述超声作用中，将纯水的水温控制在15-25℃，超声功率控制在300-400W，超声时间为2-3h，且每隔20-40min搅拌一次。

6.根据权利要求1所述的碳纳米管复合纱线的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，碳纳米管通过阵列纺丝制备，所述阵列纺丝采用的碳纳米管阵列通过如下方法制备而得：将石英基底置于CVD管式炉中，在氩气和氢气存在下、在700-1200℃下、在催化剂存在下通入碳源气体，生长，停止通入氢气和碳源气体，在氩气保护下降温，直至室温，制成；其中，所述催化剂为二茂铁和二甲苯的混合液，所述混合液中二茂铁的浓度为0.04-0.08g/mL，所述氢气和所述氩气的流量比为1-3∶8。

7.根据权利要求6所述的碳纳米管复合纱线的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或者它们的组合；所述碳源气体为乙炔，所述乙炔的流量为0.005-0.05L/min，所述生长的时间为2-15min。

8.一种权利要求1-7中任一项所述的制备方法制成的碳纳米管复合纱线。