[发明专利]耐高温碳纳米管/聚酰亚胺力敏传感纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及力敏传感纤维制备技术领域，尤其涉及一种耐高温碳纳米管/聚酰亚胺力敏传感纤维及其制备方法，包括以下步骤：将4,4’‑二氨基二苯醚的DMF溶液B加入N,N’‑均苯四甲酸二酐的DMF溶液A中进行低温反应，获得聚酰胺酸溶液C，并进行单体去除处理，获得聚酰胺酸固体；将聚酰胺酸固体与羧基化多壁碳纳米管混合并溶于DMF溶液中，获得混合溶液D；以混合溶液D为纺丝原液进行湿法纺丝，获得湿润的碳纳米管/聚酰胺酸纤维，并对其进行高温亚胺化处理，得到碳纳米管/聚酰亚胺纤维。本发明引入羧基化碳纳米管作为聚酰亚胺纤维的导电填料，不仅可以均匀的分散在纤维中，导电性能均匀使纤维具有灵敏的传感性能。

技术领域

本发明涉及力敏传感纤维制备技术领域，具体为一种耐高温碳纳米管/聚酰亚胺力敏传感纤维及其制备方法。

背景技术

在电子科技飞速发展的时代中，传感在未来科技发展中占据了重要地位。传感器件的性能很大程度上取决于传感材料的化学成分、表面修饰、传感层微观结构和导电性能等因素。智能化、微型化、灵敏化、便携化是传感器件的发展趋势，提高区分度、灵敏度，降低功耗、成本是近年来的主要研究方向。导电传感器是导电材料的电阻受外界环境变化而产生变化，在通过对电阻变化的分析得出外界变化信息。导电材料分为很多种，其中在聚合物中添加导电填料得到的填料型导电聚合物因其成本低，且力学性能和导电性能突出，吸引了国内外学者的广泛研究。

聚酰亚胺是一种具有酰亚胺环特征结构的高分子聚合物，这种高分子聚合物在具有优异的柔韧性、阻燃性、机械性能的同时还具有良好的化学稳定性、耐高温、耐低温、耐辐射等特点，在耐热性、耐化学性和力学强度方面，聚酰亚胺为材料金字塔的顶端。聚酰亚胺优异的综合性能使它可以广泛应用于柔性电子器件特别是传感器、液晶或电极的封装材料。在此基础上，提高聚酰亚胺材料的导电性能，需要加入导电填料来补充导电组分，碳纳米管作为新型纳米材料中的热点材料，是重要的候选材料。

碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维无机碳基材料，因其优异的力学性能，导电性能受到人们的广泛注意。但是碳纳米管具有很大的表面能，使管与管之间具有很大的吸附力，在作为导电填料时，很容易聚集成团，分散难度很大，因此对碳纳米管进行改性是碳纳米管得到广泛应用之间必须攻克的问题。

发明内容

针对现有技术中存在碳纳米管分散不均匀导致的导电性能不均匀、传感灵敏度低且不稳定的问题，本发明提供一种耐高温碳纳米管/聚酰亚胺力敏传感纤维及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种耐高温碳纳米管/聚酰亚胺力敏传感纤维制备方法，包括以下步骤：

S1，将等摩尔比的N,N’-均苯四甲酸二酐固体和4,4’-二氨基二苯醚固体分别溶于DMF溶液中，配置N,N’-均苯四甲酸二酐的DMF溶液A和4,4’-二氨基二苯醚的DMF溶液B；

S2，将4,4’-二氨基二苯醚的DMF溶液B加入N,N’-均苯四甲酸二酐的DMF溶液A中进行低温反应，获得聚酰胺酸溶液C；

S3，对聚酰胺酸溶液C进行单体去除处理，获得聚酰胺酸固体；

S4，将聚酰胺酸固体与羧基化多壁碳纳米管混合，并溶于DMF溶液中，获得混合溶液D；

S5，以混合溶液D为纺丝原液进行湿法纺丝，获得湿润的碳纳米管/聚酰胺酸纤维；

S6，对湿润的碳纳米管/聚酰胺酸纤维进行高温亚胺化处理，得到碳纳米管/聚酰亚胺纤维。

优选的，在S1中，配置4,4’-二氨基二苯醚的DMF溶液B时，对4,4’-二氨基二苯醚固体进行真空干燥处理。

优选的，在S1中，N,N’-均苯四甲酸二酐的DMF溶液A的浓度和4,4’-二氨基二苯醚的DMF溶液B的浓度均为12wt％～20wt％。