[发明专利]一种聚丙烯腈/碳纳米管复合纤维及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种聚丙烯腈/碳纳米管复合纤维，其特征在于，所述复合纤维为皮芯两层同轴结构，其中皮层主要由聚丙烯腈基体和均匀分布在该基体中的碳纳米管构成，芯部成分是聚丙烯腈；该复合纤维由作为皮层材料的聚丙烯腈/离子液体/碳纳米管/乙烯基硅烷偶联剂共混物和作为芯部材料的聚丙烯腈/离子液体共混物经过熔融纺丝法制备而成，其中乙烯基硅烷偶联剂与碳纳米管的质量比为1:1，碳纳米管与聚丙烯腈的质量比为1:49～99，聚丙烯腈与离子液体的质量比为1:0.54～1；复合纤维的半径R与芯部半径R1之比为1.5～2:1；

所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐，乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，所述碳纳米管为单壁碳纳米管；

所述聚丙烯腈的粘均分子量为5×10⁴-7×10⁴g/mol；单壁碳纳米管的纯度大于95％，长度为5-30μm，比表面积大于380m²/g；所述R为0.05～0.5mm。

2.如权利要求1所述聚丙烯腈/碳纳米管复合纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)混料、造粒：按照质量比，分别采用机械搅拌共混的方法制取共混均匀的聚丙烯腈/离子液体/碳纳米管/乙烯基硅烷偶联剂共混物和聚丙烯腈/离子液体共混物，使用挤出机分别制条后切成颗粒，挤出温度为150～180℃，环境湿度≤15％；

(2)熔融纺丝：将步骤(1)所得两种颗粒加入熔融纺丝机，分别加热到180～200℃熔融共混，然后分别经过挤压、计量，再对应进入同一温度为180～190℃的皮芯喷丝组件进行喷丝，然后经过甬道冷却、上油、卷绕，得到皮芯结构初生纤维，其中喷丝压力≤40MPa，泵供量为30～50g/min；

(3)水浴牵伸：将步骤(2)所得皮芯结构初生纤维立即进行二级水浴牵伸，其中一、二级水浴牵伸温度分别为50～70℃和90～110℃，牵伸倍数分别为1.5～2倍和3～4倍；牵伸后的皮芯结构纤维经超声水洗干净后烘干，获得所述聚丙烯腈/碳纳米管复合纤维；

步骤(1)所述颗粒的粒径为1～6mm；

步骤(2)所述卷绕的速度为300～400m/min，喷丝组件中喷丝板的孔数为5～10孔；

步骤(3)所述烘干的工艺为：40～80℃烘箱中烘12～36小时。

3.如权利要求1所述聚丙烯腈/碳纳米管复合纤维应用于衣物。