[发明专利]改性碳纳米纤维及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种改性碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

在第一基底上形成碳纳米管阵列；

在第二基底上形成高分子聚合物，所述高分子聚合物为2-恶唑啉类单体与含氮杂环类单体的共聚物，所述2-恶唑啉类单体选自2-异丙烯基-2-恶唑啉及4,4'-二甲基-2-乙烯基-2-恶唑啉中的至少一种，所述含氮杂环类单体为N-乙烯基吡咯烷酮；

在第一保护性气体氛围下，对形成有所述碳纳米管阵列的所述第一基底及形成有所述高分子聚合物的所述第二基底进行紫外光照射处理，以使所述高分子聚合物和所述碳纳米管阵列进行接枝反应，得到改性碳纳米管阵列；

将所述改性碳纳米管阵列进行纺丝，得到碳纳米管纤维；

在所述碳纳米管纤维上喷涂前驱体，并在第二保护性气体氛围下于140℃～160℃反应，得到改性碳纳米纤维，所述前驱体选自环氧树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂及聚苯乙烯树脂中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的改性碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述在所述碳纳米管纤维上喷涂前驱体，并在第二保护性气体氛围下于140℃～160℃反应的步骤中，反应时间为1h～2h。

3.根据权利要求1所述的改性碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物的重均分子量为3500～30000；及/或，

所述2-恶唑啉类单体与所述含氮杂环类单体的摩尔比为0.75～3.2。

4.根据权利要求1所述的改性碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述紫外光的照射功率为15mW～35mW，所述紫外光为照射波长为196nm～350nm的单色窄带光，所述紫外光照射处理的时间为10min～35min。

5.根据权利要求1所述的改性碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述在第二基底上形成高分子聚合物的步骤之前，还包括所述高分子聚合物的制备步骤：将所述2-恶唑啉类单体与所述含氮杂环类单体通过自由基聚合反应，得到反应物；向所述反应物中加入溶剂，固液分离后收集沉淀，得到所述高分子聚合物。

6.根据权利要求5所述的改性碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，将所述2-恶唑啉类单体与所述含氮杂环类单体通过自由基聚合反应的步骤具体为：将所述2-恶唑啉类单体、所述含氮杂环类单体及引发剂混合，并于60℃～65℃下进行自由基聚合反应，反应时间为6h～8h，所述引发剂为过硫酸钾。

7.根据权利要求6所述的改性碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述引发剂与所述2-恶唑啉类单体的摩尔比为1:18～1:24。

8.根据权利要求1所述的改性碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述在第一基底上形成碳纳米管阵列的步骤包括：

在所述第一基底上沉积催化剂层；及

在保护性气体氛围下，将形成有所述催化剂层的所述第一基底升温至550℃～900℃后，再通入碳源气体反应，得到所述碳纳米管阵列；所述碳源气体包括乙烯和己烷，所述乙烯和所述己烷的气体分压比为1.25:1～8:1，所述碳源气体的流速为5mL/min～15mL/min，通入所述碳源气体进行反应的时间为10min～25min。

9.一种改性碳纳米纤维，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述的改性碳纳米纤维的制备方法制备得到。

10.权利要求9所述的改性碳纳米纤维在制备布料中的应用。