[发明专利]一种PBAT碳纳米管纤维及其增强碳纳米管纤维的方法

说明书

本发明涉及碳纳米管技术领域，公开了一种PBAT碳纳米管纤维及其增强碳纳米管纤维的方法，包括如下组分：碳纳米管、改性PBAT稀释液以及醛类稀释液；包括以下步骤：A、先制备改性PBAT树脂组合物，再将其调配为改性PBAT稀释液；B、在碳纳米管纤维的纺制过程中或纺制完成后，先以改性PBAT稀释液充分浸润碳纳米管纤维，再加入适量的醛类稀释液进行交联；C、通以10～20mA的电流，使得碳纳米管、改性PBAT稀释液以及醛类稀释液之间快速交联固化。本发明使用改性PBAT树脂组合物调配的稀释液对碳纳米管纤维进行力学增强，不仅操作简单，方便快捷，而且不损伤碳纳米管纤维结构，同时使得制得的PBAT碳纳米管纤维的力学性能进一步提高，绝对强度提高45％以上。

技术领域

本发明涉及碳纳米管技术领域，具体是一种PBAT碳纳米管纤维及其增强碳纳米管纤维的方法。

背景技术

碳纳米管纤维是一种新型的高性能纤维材料，是从碳纳米管阵列中抽出获取的，其单股纤维的直径通常在几微米，无法直接应用，因而相关技术人员开发出阵列纺丝法、溶液纺丝法、化学气相沉积纺丝法等特殊纺制工艺，制成碳纳米管纤维材料，在高吸能、高强度等领域有着远超常规的应用效果。

CN109563649A涉及用于制备碳纳米管纤维的方法和由此制备的碳纳米管纤维，所述方法包括：在催化剂和催化活化剂的存在下由碳源制备碳纳米管聚集体(S1)；使所述碳纳米管聚集体与氧化石墨烯接触(S2)；以及使与所述氧化石墨烯接触的所述碳纳米管聚集体纤维化(S3)。

CN104120604A公开了一种增强碳纳米管纤维的方法，包括：(1)以生物分子稀释液充分浸润碳纳米管纤维；(2)将浸润后的碳纳米管纤维与醛类进行交联，制得高强度纤维。该高强度纤维较其原先未处理碳纳米管纤维的绝对强度提高40％左右，由70mN提高到100mN。本发明首次使用生物分子对碳纳米管纤维进行力学增强，并在碳纳米管纤维内用醛类进行交联使纤维力学进一步提高，这将开拓碳纳米管纤维性能增强的新领域—生物分子；本发明的方法操作简单，方便快捷，效果明显，并且不损伤碳纳米管纤维。

CN105199339A公开一种用于3D打印的PBS/PBAT/CNTs材料及其制备方法，由下列原料按重量百分比制成：PBS 50-96，PBAT 3-40，增容剂0.5-10，增强剂0.5-5，成核剂0-2。制备方法如下：(1)干燥；(2)称料；(3)高速捏合；(4)熔融挤出；(5)冷却牵引；(6)卷捆。本发明采用两种完全降解生物材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)制备适用于3D打印的高分子材料，与传统的聚乳酸(PLA)线材相比，具有较低的打印温度，较好的柔韧性和强度。

虽然现有技术中存在一些对碳纳米管纤维的研究，但是依旧存在一系列的不足和缺陷，例如现有技术中组成纤维的碳管之间是在弱的范德华力和少量接触面积下，形成一种松散、彼此容易滑移的结构，从而极大地限制了纯碳纳米管纤维优良性能在宏观情况下的发挥；过于追求高强度，而忽视了对碳纤维管纤维微观结构的保护；而且目前的现有技术对PBAT碳纳米管纤维的研究还是空白。针对这种不足和缺陷，发明人提供了一种PBAT碳纳米管纤维及其增强碳纳米管纤维的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PBAT碳纳米管纤维及其增强碳纳米管纤维的方法，以解决上述背景技术中提出的纯碳纳米管纤维性能受限的问题。

本发明的发明人发现，现有技术中的碳纳米管纤维制备中，为了提高碳纳米管纤维的强度或其它性能，在使用浸渍液对碳纳米管进行改性的过程中，使用大量的活性剂参与反应或使用高温处理使碳纳米管等改性方式，来提高其强度。但是上述方法无法保持碳纳米管纤维组织的完整性以及对纤维的表面的破坏不可避免，例如纤维管表面粗糙、开裂及孔洞。而本发明发明人使用PBAT溶液制备碳纳米管纤维，省略加入活性剂以及高温处理等步骤，PBAT溶液本身为极性弱的溶液，对碳纳米管具有温和的、良好的相容性，对于保持碳纳米管纤维的组织的完整性具有重要意义，例如保持化学稳定性以及抗静电性。同时PBAT溶液中加入适当的助剂，提高纤维产品的强度。