[發明專利]一種碳納米管復合紗線及其制備方法

有效

• 申請號: 202110279351.0
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113089149B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 劉宇清;何宇;方劍;潘志娟
• 申請（專利權）人: 南通紡織絲綢產業技術研究院;蘇州大學
• 主分類號: D02G3/44
• 分類號: D02G3/44;D02G3/16
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 向亞蘭

本發明公開了一種碳納米管復合紗線及其制備方法，其制備方法包括：(1)將多根碳納米管或多個碳納米管束合股，浸潤有機溶劑，加捻，制成碳納米管初級紗，加捻采用的捻度角為5?20°；(2)將按照步驟(1)制成的多個碳納米管初級紗分別浸入第一石墨烯分散液中，合股，烘干，加捻，制成碳納米管復合初紗，然后將制成的碳納米管復合初紗浸入第二石墨烯分散液中，烘干，制成碳納米管復合紗線；其中，加捻采用的捻度角為5?10°，第一石墨烯分散液、第二石墨烯分散液分別通過將石墨烯分散在水中制成；該方法簡單，且制成的碳納米管復合紗線的導電性以及強度等明顯改善。

技術領域

本發明屬于紗線生產領域，具體涉及一種碳納米管復合紗線及其制備方法。

背景技術

碳納米管纖維具有優異的機械強度、導熱性和導電性。隨著科技的快速發展，能源、軍工、航空航天等多個領域對碳納米管纖維的需求日益增加。目前碳納米管纖維的制備方法有濕法紡絲、陣列紡絲、浮動催化紡絲三種方法，濕法紡絲是采用碳納米管分散液作為紡絲液，之后擠出經過凝固浴凝固成型；浮動催化紡絲方法是先將碳源經過催化裂解合成碳納米管，所得的碳納米管形成了互聯網絡，在經過取向致密以形成纖維，是目前發展最快且最后前途的制備方法；陣列法制備的纖維內碳納米管具有較好的取向性，碳納米管純度高。但是目前，紡絲得到的碳納米管紗線并不能充分發揮其自身具有的各項優異性能，不能在宏觀尺度上有效進行傳遞。

針對上述問題，目前現有技術中做了一些改進以期充分發揮碳納米管的各項性能，例如中國專利CN109537110 A通過層層加捻碳納米管纖維來提高碳納米管纖維的力學性能，但是其加捻的級數過多，操作較為復雜。

又如中國專利CN107119346A，其公開了一種碳納米管/石墨烯復合纖維的制備方法，包括：(1)將石墨粉、氯磺酸和過氧化氫按質量比1:150-200:50-100進行混合，邊攪拌邊進行剝離，得到少層或多層石墨烯溶液；然后進行離心水洗、真空冷凍干燥，得到石墨烯；(2)將步驟(1)得到的石墨烯與單壁碳納米管加入氯磺酸中，攪拌、過濾得到碳納米管/石墨烯復合紡絲液；其中，所述石墨烯、單壁碳納米管和氯磺酸的質量比為1:1-8:100-450；(3)將步驟(2)得到的紡絲液進行濕法紡絲，得到的纖維經過洗滌、干燥即得到碳納米管/石墨烯復合纖維。但由于石墨烯和碳納米管水溶性較差，影響其在水溶液中的分散性，導致制備的紡絲液均勻性較差，需加入較多表面活性劑或強酸以穩定分散液，這將影響纖維性能。

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復合紗線的制備方法，該方法簡單，且制成的碳納米管復合紗線的導電性以及強度等明顯改善。

本發明同時還提供了一種上述方法制成的碳納米管復合紗線。

為解決以上技術問題，本發明采取的一種技術方案如下：

一種碳納米管復合紗線的制備方法，所述制備方法采用的原料包括碳納米管和石墨烯，所述制備方法包括如下步驟：

(1)將多根碳納米管或多個碳納米管束合股，浸潤有機溶劑，加捻，制成碳納米管初級紗，所述加捻采用的捻度角為5-20°；

(2)將按照步驟(1)制成的多個碳納米管初級紗分別浸入第一石墨烯分散液中，合股，烘干，加捻，制成碳納米管復合初紗，然后將制成的所述碳納米管復合初紗浸入第二石墨烯分散液中，烘干，制成所述碳納米管復合紗線；其中，所述加捻采用的捻度角為5-10°，所述第一石墨烯分散液、所述第二石墨烯分散液分別通過將石墨烯分散在水中制成。

根據本發明的一些優選且具體的方面，步驟(1)中，所述有機溶劑為揮發性的有機溶劑，具體可以為選自甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯、氯仿中的一種或多種的組合。根據本發明的一個優選且具體的方面，所述有機溶劑為乙醇。

根據本發明的一些優選且具體的方面，步驟(1)中，所述制備方法還包括在進行所述加捻之前的烘干步驟，該烘干步驟可以采用烘箱或熱風機等將浸潤的有機溶劑部分或全部蒸發。