[發明專利]一種纖維插層碳納米管及其制備方法

在審

• 申請號: 201810759862.0
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108912255A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 章麒
• 申請（專利權）人: 桐城市新瑞建筑工程有限公司
• 主分類號: C08F120/06
• 分類號: C08F120/06;C08F2/44;C08K9/04;C08K9/02;C08K3/04;C08L1/28;C08L33/02
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 沈尚林

本發明公開了一種纖維插層碳納米管，它是由下述重量份的原料組成的：丙烯酸鈉16?20、過硫酸銨0.3?0.4、烷基化二苯胺1?2、纖維分散液30?40、碳納米管60?70、三乙胺1?2，本發明以三乙胺為催化劑，實現環氧的開環，從而提高了纖維與碳納米管的結合強度，提高了成品材料的力學穩定性。

技術領域

本發明屬于材料領域，具體涉及一種纖維插層碳納米管及其制備方法。

背景技術

碳納米管具有良好的力學性能，CNTs抗拉強度達到50～200GPa,是鋼的100倍,密度卻只有鋼的1/6，至少比常規石墨纖維高一個數量級；它的彈性模量可達1TPa，與金剛石的彈性模量相當，約為鋼的5倍。對于具有理想結構的單層壁的碳納米管，其抗拉強度約800GPa。碳納米管的結構雖然與高分子材料的結構相似，但其結構卻比高分子材料穩定得多。碳納米管是目前可制備出的具有最高比強度的材料。若將以其他工程材料為基體與碳納米管制成復合材料,可使復合材料表現出良好的強度、彈性、抗疲勞性及各向同性，給復合材料的性能帶來極大的改善。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的缺陷和不足，提供一種纖維插層碳納米管及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種纖維插層碳納米管，它是由下述重量份的原料組成的：

丙烯酸鈉16-20、過硫酸銨0.3-0.4、烷基化二苯胺1-2、纖維分散液30-40、碳納米管60-70、三乙胺1-2。

所述的纖維分散液是由下述重量份的原料組成的：

乙基纖維素50-70、雙酚a二縮水甘油醚0.1-0.2、環氧氯丙烷2-4、對硝基苯酚0.3-1；

制備方法，包括以下步驟：

(1)取對硝基苯酚，加入到其重量7-10倍的無水乙醇中，攪拌均勻，加入雙酚a二縮水甘油醚，得醇分散液；

(2)取乙基纖維素，加入到其重量13-20倍的去離子水中，攪拌均勻，與上述醇分散液混合，升高溫度為50-55℃，加入環氧氯丙烷，保溫攪拌1-2小時，得纖維分散液。

一種纖維插層碳納米管的制備方法，包括以下步驟：

(1)取過硫酸銨，加入到其重量24-30倍的去離子水中，攪拌均勻；

(2)取碳納米管，加入到其重量10-17倍的、96-98％的硫酸溶液中，超聲1-2小時，過濾，將沉淀水洗，與烷基化二苯胺混合，加入到混合料重量13-20倍的去離子水中，在50-60℃下保溫攪拌20-40分鐘，得活化碳納米管溶液；

(3)取丙烯酸鈉，加入到上述活化碳納米管溶液中，攪拌均勻，送入到反應釜中，通入氮氣，調節反應釜溫度為65-70℃，加入上述過硫酸銨水溶液，保溫攪拌3-4小時，出料冷卻，得插層碳納米管溶液；

(4)取上述插層碳納米管溶液、纖維分散液混合，攪拌均勻，升高溫度為110-120℃，加入三乙胺，保溫攪拌1-2小時，抽濾，將濾餅水洗，真空50-55℃下干燥1-2小時，冷卻至常溫，即得所述纖維插層碳納米管。

本發明的優點：

本發明首先采用環氧氯丙烷處理乙基纖維素，采用烷基化二苯胺活化碳納米管，之后以丙烯酸鈉為單體，以活化碳納米管溶液為反應溶液，在過硫酸銨作用下聚合，得到聚合物插層碳納米管，然后再將其與纖維分散液共混，以三乙胺為催化劑，實現環氧的開環，從而提高了纖維與碳納米管的結合強度，提高了成品材料的力學穩定性。

具體實施方式

實施例1

一種纖維插層碳納米管，它是由下述重量份的原料組成的：