[发明专利]一种纤维基碳纳米管导电材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种纤维基碳纳米管导电材料的制备方法，属于导电材料制造技术。本发明采用低比例的有机溶剂和水混合而成的洗涤液对灯芯草纤维进行洗涤，并用有机溶剂和海藻酸钠与碳纳米管混合而成的均匀稳定的碳纳米管分散体系对洗涤后的灯芯草纤维进行浸渍处理，而后获得灯芯草导电纤维的方法。本发明利用灯芯草的多孔结构，以及其高吸附性能，能够有效地提高碳纳米管的利用率，同时减少了导电纤维生产过程中繁杂的预处理过程、高温反应工序，制备方法工艺简单，易于操作，制作成本低。本发明的一种纤维基碳纳米管导电纤维对碳纳米管的负载量高，得到的材料导电性能优良且稳定。

技术领域

本发明涉及一种纤维基碳纳米管导电材料的制备方法，属于导电材料制造技术。

背景技术

多孔材料具有比表面积大、吸附性能好等优异性能。灯芯草是灯芯草科灯芯草属的多年生草本植物，是民间传统中药。灯芯草多孔纤维材料是天然的纤维素低密度多孔材料其具有优异的比表面积和孔隙率，具有优异的吸附性能，能够有效地吸附液体、微小颗粒等物质。灯芯草多孔天然纤维素纤维具有高比表面积、高孔隙率和低密度等优势，在吸附、隔热等方面有较大的前景。

导电纤维一直是功能性纤维的研究热点，一般是指电阻率小于108Ω·cm的纤维，具有导电、电热和防电磁辐射等功能。

导电纤维制备的主要方法包括，一种常规纤维表面涂覆导电成分，另一种为导电材料与纤维原料混合，通过纺丝工艺制成导电纤维。纤维表面涂覆导电层法是将含有金属、碳黑或金属化合物的导电材料，涂覆纤维表面制成导电纤维，也可将聚苯胺等导电高聚物通过原位聚合法吸附于纤维表面获得导电纤维，上述方法制得导电纤维导电性能突出，但耐久性不够理想。共混纺丝将导电粒子与非导电成分的主体共混，通过熔融或者湿法纺丝工艺制备导电纤维，在纺丝过程当中，导电粒子极易产生团聚，影响复合纤维导电效果。为了得到较好性能的导电纤维，必须将导电功能粒子连续分散在基体材料中，这样会存在一些问题，如：合适配比的导电粒子和基体材料依据材料的不同相差较大，给实际生产带来阻碍；导电粒子如何均匀连续分散在基体中也是一个巨大的挑战；怎么控制导电粒子的有序排列目前也是一个难题。

近年来，随着各种新材料的不断出现，人们对于导电材料的研究也越多。中国专利公开号CN103031617A(公开日2013年4月10日)，发明创造的名称为“一种碳纳米管/聚氨酯/聚丙烯晴复合导电纤维及其制备方法”，该申请案公开了一种碳纳米管/聚氨酯/聚丙烯晴复合导电纤维，该导电纤维导电率约在10^-5S/cm左右，不能达到很好的效果。

中国专利公开号CN108046793A(公开日2018年5月18日)，发明创造的名称为“一种纳米碳导电纤维钇钡铜超导材料的制备方法”，公开了一种纳米碳导电纤维钇钡铜超导材料的制备方法，将钇粉加入到纳米碳导电纤维材料溶液，实现纳米碳导电纤维包覆钇粉，热处理后无团聚，能够紧密均匀结合钇粉，但其制作工艺复杂，反应温度高。

中国专利公开号CN108193314A(公开日2018年6月22日)，发明创造的名称为“一种聚吡咯导电纤维”，该申请案公开了一种聚吡咯导电纤维，以1H-1，2，3-三氮唑为掺杂剂，以二异丙基乙醇胺的水溶液为反应溶剂，对吡咯单体进行掺杂改性，三唑单体在氨基醇溶液中，对聚合，将得到的氨基聚吡咯溶液与油酸化的填料共混，提高成品材料的力学稳定性和导电稳定性。此方法获得导电纤维需要进行熔融纺丝，工艺要求高，且制备过程复杂，产业化难度高。

Fiber Research，公开日期2006年第10期名称为《碳纳米管/聚丙烯腈导电纤维的结构与性能》中介绍了使用硫酸和浓硝酸的混合溶液将多壁碳纳米管进行功能化处理后与聚丙烯腈进行共混，采用湿法成形技术制备出多壁碳纳米管/聚丙烯腈导电纤维，该方法制得的导电纤维强度、储存模量及玻璃化转变温度提高，并且有效的提高了导电纤维的导电性能，但是其制作工艺复杂，不仅需要对碳纳米管进行功能化处理，还需要进行共混纺丝，一旦碳纤维分散不匀变化损伤纤维、降低纤维的物理机械性能。