[發(fā)明專利]一種彈性導(dǎo)電納米纖維紗及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610871895.5
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106609396B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭國強(qiáng);李亞紅;白冉;代坤;王波;阮春蕾;劉春太
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D1/02;D06M11/74;D06B13/00;D06M101/30
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 陳大通

1.一種彈性導(dǎo)電納米纖維紗裝置，其特征在于，包括高壓電源（1）、噴射裝置（2）、水浴接收裝置（3）、超聲裝置（4）、清洗裝置（5）、加熱裝置（6）、卷繞收集裝置（7）和五個導(dǎo)絲輥；其中，高壓電源（1）連接噴射裝置（2）的噴絲頭（8），噴射裝置（2）高度可調(diào)，噴射裝置（2）的噴絲頭（8）到水浴接收裝置（3）內(nèi)壁的水平距離控制在2~10cm，垂直距離控制在5~30cm，水浴接收裝置（3）位于噴射裝置（2）的下方；超聲裝置（4）中包括兩個超聲機(jī)，超聲機(jī)里分別固定第一玻璃彎管（14）和第二玻璃彎管（15），第一玻璃彎管（14）中盛放MWNTs水分散液，第二玻璃彎管（15）中盛放SWNTs水分散液，清洗裝置（5）中盛有去離子水，加熱裝置（6）為紅外加熱裝置；導(dǎo)絲輥包括第一導(dǎo)絲輥（9）、第二導(dǎo)絲輥（10）、第三導(dǎo)絲輥(11)、第四導(dǎo)絲輥(12)和第五導(dǎo)絲輥(13),第一導(dǎo)絲輥（9）位于水浴接收裝置（3）和超聲裝置（4）之間，第二導(dǎo)絲輥（10）位于超聲裝置（4）的兩個超聲機(jī)之間，第三導(dǎo)絲輥(11)位于超聲裝置（4）和清洗裝置（5）之間，第四導(dǎo)絲輥(12)位于清洗裝置（5）和加熱裝置（6）之間，第五導(dǎo)絲輥(13)位于加熱裝置（6）和卷繞收集裝置（7）之間，五個導(dǎo)絲輥的轉(zhuǎn)速與卷繞收集裝置（7）的轉(zhuǎn)速相同。

2.一種彈性導(dǎo)電納米纖維紗，其特征在于，該納米纖維紗由至少兩根直徑在500nm~1000nm的熱塑性聚氨酯電紡纖維集束而成，纖維表面吸附有MWNTs和SWNTs，構(gòu)成穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，且電導(dǎo)率在10~50S/cm，斷裂伸長率在400% ~ 700%之間。

3.一種如權(quán)利要求2所述的彈性導(dǎo)電納米纖維紗的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

1）制備紡絲溶液

稱取5 ~ 8 g的熱塑性聚氨酯TPU粒料置于容量為50ml的燒杯中，依次加入N,N-二甲基甲酰胺DMF和四氫呋喃THF，采用磁力攪拌器攪拌，使TPU均勻溶解于DMF和THF中，得到均勻可紡的紡絲溶液，紡絲溶液中TPU的質(zhì)量份數(shù)范圍為20% ~ 30%，DMF的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為30%~ 50%，THF的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為30% ~ 50%；

2）制備碳納米管分散液

采用表面活性劑十二烷基硫酸鈉作為分散劑SDS，將未改性的單壁碳納米管SWNTs和SDS加入去離子水中，通過細(xì)胞粉碎機(jī)超聲分散0.5 ~ 2小時，得到分散均勻的未改性的SWNTs水分散液；SWNTs水分散液中SDS的質(zhì)量份數(shù)為0.5%~1.5%，SWNTs的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%~0.07%；

將羧基化的多壁碳納米管MWNTs和SDS加入去離子水中，通過細(xì)胞粉碎機(jī)超聲分散0.5~1小時，得到分散均勻的羧基化的MWNTs水分散液；MWNTs水分散液中SDS的質(zhì)量份數(shù)為0.1%~ 1%，MWNTs的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%~0.2%；

3）制備連續(xù)的TPU納米纖維紗

采用如權(quán)利要求1所述的彈性導(dǎo)電納米纖維紗裝置制備連續(xù)的TPU納米纖維紗；將步驟（1）制備得到的紡絲液倒入噴射裝置（2）的儲液器中，將200 ~ 300g的去離子水置于水浴接收裝置（3）中，啟動高壓電源（1），從噴射裝置（2）的噴絲頭（8）噴出的紡絲液經(jīng)過高壓靜電場的作用，在水浴接收裝置（3）的水浴表面形成無規(guī)的納米纖維，然后無規(guī)的納米纖維在第一導(dǎo)絲輥（9）的牽引作用下，經(jīng)過水浴的集束作用后形成直徑為50-100μm，長度大于1m的納米纖維紗；

4）制備導(dǎo)電納米纖維紗

將步驟（3）獲得的納米纖維紗在第一導(dǎo)絲輥（9）的牽引作用下通入超聲裝置（4）中的MWNTs水分散液中，超聲功率250W，MWNTs水分散液溫度為25 ~ 40℃，在超聲作用下，使MWNTs吸附于納米纖維紗上；吸附有MWNTs的納米纖維紗在第二導(dǎo)絲輥（10）的牽引作用下，通入超聲裝置（4）中的SWNTs水分散液中，超聲功率250W，SWNTs水分散液溫度為25 ~ 40℃，在超聲作用下，使SWNTs也吸附在納米纖維紗上，得到先后吸附有MWNTs和SWNTs的納米纖維紗；吸附有MWNTs和SWNTs的納米纖維紗在第三導(dǎo)絲輥（11）的牽引作用下，通入清洗裝置（5），經(jīng)去離子水的清洗后，在第四導(dǎo)絲輥（12）的牽引作用下，通入紅外加熱裝置（6）中，紅外加熱裝置內(nèi)的溫度控制在50℃，干燥后，在第五導(dǎo)絲輥（13）的牽引作用下與卷繞收集裝置（7）相連，將彈性導(dǎo)電納米纖維紗卷繞在卷繞收集裝置（7）上，卷繞收集裝置（7）的轉(zhuǎn)速為1m/min。