[發明專利]一種個體防護用納米碳纖維/鈦酸鋅復合材料及其制備方法無效

申請號：	201110419475.0	申請日：	2011-12-15
公開（公告）號：	CN102560890A	公開（公告）日：	2012-07-11
發明（設計）人：	丁彬;王娜;斯陽;俞建勇	申請（專利權）人：	東華大學
主分類號：	D04H1/4382	分類號：	D04H1/4382;D04H1/728;D06C7/04;D06C3/00
代理公司：	上海申匯專利代理有限公司 31001	代理人：	翁若瑩
地址：	201620 上***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種個體防護納米碳纖維鈦酸鋅復合材料及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

????本發明涉及一種個體防護用納米碳纖維/鈦酸鋅復合材料及其制備方法，屬于納米功能材料的技術領域。

背景技術

????目前，各國所使用的軍用個體防護服主要核心過濾介質是活性炭材料。此類防護材料的工作原理主要是靠內層浸漬的活性炭物質來吸附有毒有害物質，以此達到減輕有害物質對人體的傷害，達到防護的效果。然而，使用了這一類防護材料的個體防護裝置一般較為厚重，使用過程中給穿著人員帶來沉重的生理負荷；分解有毒有害試劑的效率極低；透氣透濕性較差，穿著人員很快到達熱負荷強度極限；最主要的一個原因是目前所使用的個體防護用材料吸附量不僅有限，而且不能高效分解有害生化試劑，當吸附量達到飽和后喪失其作為防護材料的功能，在這種情況下會給穿著人員生命產生極大的危險性。

納米碳纖維材料作為碳纖維家族的新成員，由于具有納米尺度，使其具有納米尺寸效應，使得該纖維具有較高的比表面積、優異的機械性能、優良的化學穩定性等而受到重視，其潛在的應用研究取得了許多驕人的成果，更激發了人們對納米碳纖維的深入研究。目前越來越多的研究者通過各種方法和使用不同的原材料來制備高質量低成本的納米碳纖維，并探索其在催化劑載體、高效吸附劑和增強材料等方面的應用潛力。

目前，制備納米碳纖維的方法主要是氣相生長法，國內就此申請了一些專利（專利公開號：CN1258637、CN1168348、CN1389606），用此方法制備納米碳纖維時，碳纖維的直徑偏大且分布不均勻，纖維中易出現炭黑等物質。此外，此方法難以規模化制造納米碳纖維，難以實現工業化連續生產。人們試圖通過濕法紡絲法制備納米碳纖維，但最終獲得的碳纖維的直徑都在微米數量級，不能發揮納米碳纖維的優勢。

由靜電紡絲法制備的纖維膜具有纖維直徑小、比表面積大、孔徑小以及孔隙率高等優點，將由靜電紡絲方法獲得的纖維作為制備納米碳纖維的前軀體，可以獲得連續、比表面積大、孔隙率高、機械性能良好的納米碳纖維。

發明內容

????本發明的目的是克服現有的個體防護材料分解有毒有害物質效率低、重量大、透氣透濕性差等問題，提供一種可高效吸附并分解有毒有害物質、厚度薄及重量輕的防護材料及其制備方法。

為了達到上述目的，本發明提供了一種個體防護用納米碳纖維/鈦酸鋅復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：在室溫條件下，將0.3-2.5?g異丙氧基鈦和0.8-2.2?g醋酸鋅加入10-50?g乙醇溶劑，再加入聚乙烯吡咯烷酮，以80-200?rpm的轉速進行攪拌溶解，得到紡絲液A；

第二步：在室溫條件下，將聚丙烯腈加入N，N-二甲基甲酰胺溶劑中，以60-150?rpm的轉速進行攪拌溶解，得到紡絲液B；

第三步：在室溫、相對濕度為10-60?%的條件下，將第一步得到的紡絲液A和第二步得到的紡絲液B以相同流量分別輸送到靜電紡絲機的相鄰兩個噴絲頭上進行靜電紡絲，使纖維沉積在接收器上混合成膜，得復合纖維膜；

第四步：將第三步得到的復合纖維膜進行真空干燥1-3?h后，在100-170℃下，以5-20?m/min的拉伸速度進行拉伸處理；

第五步：將第四步得到的復合纖維膜置于空氣中進行預氧化，預氧化溫度為180-300℃，預氧化時間為2~3?h；

第六步：將第五步得到的復合纖維膜在氮氣保護下進行碳化，溫度為900-1800℃，升溫速率為3-15℃/min，恒溫時間為50-120?min，最后降溫至室溫。

優選地，所述的第一步中的聚乙烯吡咯烷酮的質量百分比為10-50?%。

優選地，所述的第二步中的聚丙烯腈的質量百分比為5-25?%。