[發明專利]一種碳納米管纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201811553340.1
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109537110B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 劉宇清;徐傳奇;徐遲;朱慧娟;潘志娟
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: D01H4/02
• 分類號: D01H4/02;D02G3/02
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 汪青;向亞蘭

本發明公開了一種碳納米管纖維的制備方法，包括如下步驟：1）從能夠拉絲的碳納米管陣列中拉出多根碳納米管合股加捻，形成第一級碳納米管束；形成第一級碳納米管束的碳納米管不超過1000根，和/或，第一級碳納米管束的直徑不超過50nm；2）將按照步驟1）方法制備的多根第一級碳納米管束合股加捻，形成第二級碳納米管束；3）將按照步驟2）方法制備的多根第二級碳納米管束合股加捻，形成第三級碳納米管束；4）將按照步驟3）方法制備的多根所述第三級碳納米管束合股加捻，形成第四級碳納米管束；5）將按照步驟4）方法制備的多根第四級碳納米管束合股加捻，形成第五級碳納米管束；以此類推，即制成；本發明方法能夠有效改善碳納米管以形成力學性能優良的碳納米管纖維，且工藝簡單易行。

技術領域

本發明屬于納米材料領域，具體涉及一種碳納米管纖維的制備方法。

背景技術

在1991年日本NEC公司基礎研究實驗室的電子顯微鏡專家飯島(Iijima)在高分辨透射電子顯微鏡下檢驗石墨電弧設備中產生的球狀碳分子時，意外發現了由管狀的同軸納米管組成的碳分子，這就是現在被稱作的“Carbon nanotube”，即碳納米管，又名巴基管。

碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，韌性很高，導電性極強，場發射性能優良，兼具金屬性和半導體性，強度比鋼要高100倍，比重只有鋼的1/6。因為性能奇特，被科學家稱為未來的“超級纖維”，具有許多異常的力學、電學和化學性能，近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入，其廣闊的應用前景也不斷地展現出來。

目前有很多碳納米管復合纖維的研究較多，如碳納米管/聚酰胺6復合納米纖維（CN101845680B，具體公開了一種碳納米管/聚酰胺6復合納米纖維長絲紗的制備方法，包括如下步驟：(1)碳納米管的預處理：(2)制備紡絲液：(3)制備浴液：將平平加O溶解于去離子水中制得質量百分比0.4～1.2％ 的浴液；(4)采用靜電紡絲方法，將步驟(2)得到的紡絲液加入紡絲管中，連接高壓電源的正極，將步驟(3)得到的浴液加入浴槽內，連接高壓電源的負極，從紡絲管噴出的紡絲液在浴液中形成纖維束，集束后的纖維經卷繞成形獲得初紡紗；(5)后處理：將步驟(4)得到的初紡紗在步驟(3)的浴液中進行濕拉伸，即得到所述碳納米管/聚酰胺6復合納米纖維長絲紗）。

又如高性能碳納米管纖維的制備（CN101967699B，具體公開了一種高性能碳納米管纖維的制備方法，該方法為：從可紡絲碳納米管陣列中拉出碳納米管薄膜，其后將碳納米管薄膜以熱固型聚酰胺酸/N-甲基吡咯烷酮溶液浸潤，經加捻后形成碳納米管/聚酰胺酸復合纖維，然后對碳納米管/聚酰胺酸復合纖維進行固化處理，令該復合纖維中的聚酰胺酸形成具有網絡狀交聯結構的聚酰亞胺，最終得到碳納米管/聚酰亞胺復合纖維）等，然而上述專利述及的復合碳納米管紗線力學性能均有所下降。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中的不足，提供一種改進的碳納米管纖維的制備方法，其能夠有效改善碳納米管以形成力學性能優良的碳納米管纖維，且工藝簡單易行。

為解決以上技術問題，本發明采取的技術方案如下：

一種碳納米管纖維的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

（1）從能夠拉絲的碳納米管陣列中拉出多根碳納米管合股加捻，形成第一級碳納米管束；

其中，形成所述第一級碳納米管束的所述碳納米管不超過1000根，和/或，所述第一級碳納米管束的直徑不超過50nm；

（2）將按照步驟（1）方法制備的多根所述第一級碳納米管束合股加捻，形成第二級碳納米管束；

（3）將按照步驟（2）方法制備的多根所述第二級碳納米管束合股加捻，形成第三級碳納米管束；

（4）將按照步驟（3）方法制備的多根所述第三級碳納米管束合股加捻，形成第四級碳納米管束；