[發明專利]一種碳納米管-石墨協同增強的電子煙導油繩制備方法

有效

• 申請號: 201610063702.3
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105544007B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 李典;田兆福;陸漓;梁俊;黃忠輝
• 申請（專利權）人: 廣西中煙工業有限責任公司
• 主分類號: D01F8/06
• 分類號: D01F8/06;D01F8/10;D01F8/14;D01F8/16;D01F8/18;D01F1/10;D01D5/08;C03C25/66
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司11250
• 代理人: 李紅團

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，特別涉及一種碳納米管/石墨協同增強的電子煙導油繩制備方法。

背景技術

電子煙中的導油繩是霧化器產生煙霧的關鍵部分，其將煙油導入加熱絲加熱處霧化，形成煙霧。但是傳統的電子煙導油繩主要成分是玻璃纖維/聚合物的復合材料，雖然具有很好的絕緣性、導油性，但是其較脆而且耐磨性差，并且導熱性能不佳，容易產生干燒的現象，會影響電子煙煙霧的口感。

碳納米管是一種具有納米直徑的管狀碳纖維，由于其表面的碳原子以大量的SP²雜化存在，S軌道成分較多，而且離域電子較豐富，因此具有超強的力學性能，以及作為電學元件、半導體材料的優良潛力。碳納米管作為高分子材料的添加劑，被廣泛的應用在新型橡膠、塑料、纖維的制備過程中，在較低的摻入量下就能較好的提高高分子材料的熱力學性能和電學性能。碳納米管還可以接枝在聚合物和無機材料相交的界面上，不僅能增強兩者的粘結力，還能成為兩相的界面緩沖，增加了兩者的相容性的同時也能提高復合材料的整體結構。碳納米管可以用于改性玻璃纖維增強樹脂，主要是提高了玻璃纖維增強樹脂的力學性能、導熱性能等方面，是目前改性玻璃纖維增強樹脂的有效方法之一。碳納米管增強玻璃纖維的制備方法主要是通過化學接枝的方式將碳納米管接枝在玻璃纖維的表面上，如授權公告號CN102229473B以及公開號CN102286160A所介紹；在經過和樹脂共混的方式制備得到碳納米管增強的玻璃纖維/聚合物復合材料，如授權公告號CN102329430B、授權公告號CN102382320B等所介紹。

石墨材料也是一種化學穩定性高，在高溫下亦沒有揮發成分的傳統無機材料。由于石墨具有較好的片層結構，面與面之間的滑動容易，因此經常被作為潤滑的成分添加在金屬或者聚合物材料當中。并且石墨作為添加劑在聚合物材料當中，還能一定程度的增加聚合物材料的韌性、抗沖擊性，使得聚合物材料更加柔軟，不易脆性斷裂。另外，石墨具有較高的導熱系數(135W/m/K)，在與一些導熱性能不好的聚合物(如聚丙烯、聚乙烯等等)復合之后，能一定程度的提高其導熱性能。

因此能以碳納米管改性的玻璃纖維為核心，石墨添加的聚合物材料作為包覆材料進行紡絲形成復合纖維。這樣通過碳納米管和石墨在整個纖維的不同的位置協同的改善了原來纖維的熱力學性能，從而消除電子煙導油繩脆、導熱性不佳的缺陷，這是目前并沒有在電子煙領域中被報道的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種碳納米管/石墨協同增強的電子煙導油繩及其制備方法。所述碳納米管/石墨協同增強的電子煙導油繩具體為中心支架為碳納米管修飾的玻璃纖維，外層復合石墨添加的聚合物樹脂的復合纖維，最后將所獲得的復合纖維纏繞成電子煙的導油繩。

本發明提出碳納米管/石墨協同增強的電子煙導油繩，具體步驟如下：

(1)制備碳納米管修飾的玻璃纖維：將10～2000g的玻璃纖維分散在水和乙醇的混合溶劑中，加入玻璃纖維質量的0.1％～50％碳納米管材料，在50～100℃下攪拌12～96小時，使得碳納米管上面的基團和玻璃纖維上面的基團充分反應；反應結束之后用去離子水將未反應的碳納米管清洗2～4次，60～200℃烘干后得到碳納米管修飾的玻璃纖維。

(2)制備石墨添加的聚合物樹脂：將10～2000g石墨材料、1～100g的偶聯劑，并用乙醇作為溶劑，使用高速分散機以10000rpm～80000rpm的速度高速分散并反應1～12小時，溫度為25～70℃，使得原來的石墨材料被打散變小且表面被偶聯劑修飾；將改性過的石墨粉末和聚合物粒料以質量比0.1:100～100:100的比例加入雙螺桿擠出機混合造粒，然后再將粒料放入雙螺桿擠出機二次造粒，得到石墨添加的聚合物粒料；或者將改性石墨以質量比0.1:100～100:100的比例添加入聚合物樹脂溶液中，高速攪拌使其很好的和聚合物分散在一起；

(3)制備碳納米管/石墨協同增強電子煙導油繩：將步驟1所得的碳管修飾的玻璃纖維分散在含有的0.05M～5M的偶聯劑溶液中，混合修飾1～8小時；將得到的預處理好的玻璃纖維浸泡在步驟(2)改性得到樹脂的熔體或者溶液當中，經過紡絲固化得到纖維，最后將纖維纏繞成導油繩，60～100℃烘干將溶劑處理干凈之后，得到碳納米管/石墨協同增強電子煙導油繩。