[發(fā)明專利]一種CNF-MXene-PEI高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111164830.4
• 申請(qǐng)日: 2021-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN113817230A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李美春;梅長(zhǎng)彤;周國(guó)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L1/04
• 分類號(hào): C08L1/04;C08L79/02;C08K7/00;C08K3/14;C08K9/02
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 許婉靜

1.一種CNF-MXene-PEI高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料，其特征在于，所述CNF-MXene-PEI高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料包括纖維素納米纖維、MXene納米片和聚乙烯亞胺，所述纖維素納米纖維與所述MXene納米片的質(zhì)量比為2:3，所述聚乙烯亞胺的添加量為所述纖維素納米纖維質(zhì)量的1～5％。

2.權(quán)利要求1所述的CNF-MXene-PEI高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、制備纖維素納米纖維分散液和MXene納米片分散液；

S2、用聚乙烯亞胺誘導(dǎo)纖維素納米纖維和MXene納米片進(jìn)行自組裝，過(guò)濾，干燥，得到CNF-MXene-PEI高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CNF-MXene-PEI高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，所述步驟S2包括以下步驟：

S2-1、將步驟S1的纖維素納米纖維分散液和MXene納米片分散液混合均勻，邊攪拌邊滴加聚乙烯亞胺，得到CNF-MXene-PEI自組裝絮凝物分散液；

S2-2、將步驟S2-1中的自組裝絮凝物分散液過(guò)濾，得到的濕膜干燥，即得所述CNF-MXene-PEI高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CNF-MXene-PEI高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，步驟S2-2中過(guò)濾的條件為在0.08～0.1MPa下真空抽濾；干燥的條件為在30℃、0.09～0.1MPa下干燥24h。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CNF-MXene-PEI高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中制備纖維素納米纖維分散液包括以下步驟：

X1、棕櫚纖維的制備：將棕櫚木樹干單板破碎成80～100目的纖維得到棕櫚纖維；

X2、棕櫚纖維預(yù)處理：將步驟X1中所述棕櫚纖維在60～80℃下水熱處理3～4h，離心，干燥；

X3、棕櫚纖維脫木質(zhì)素：收集步驟X2中處理后的棕櫚纖維，使用亞氯酸鈉溶液處理脫去木質(zhì)素，離心，沉淀用水洗滌；

X4、棕櫚纖維脫半纖維素：將步驟X3中處理后的棕櫚纖維用氫氧化鈉溶液處理除去半纖維素；

X5、氧化處理：將步驟X4中處理后的棕櫚纖維水洗并干燥，室溫下取干燥后的棕櫚纖維重新分散于水中，加入TEMPO、溴化鈉和次氯酸鈉溶液，邊攪拌邊滴加堿液控制反應(yīng)體系pH保持9～11，待反應(yīng)體系的pH不再變化時(shí)反應(yīng)結(jié)束；

X6、纖維素納米纖維的制備：將步驟X5中反應(yīng)結(jié)束后的混合液離心，得到氧化后的棕櫚纖維重新分散于水中，超聲，離心，收集上清液即得纖維素納米纖維分散液。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的CNF-MXene-PEI高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，所述步驟X6得到的纖維素納米纖維分散液中纖維素納米纖維的質(zhì)量濃度為0.4％。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CNF-MXene-PEI高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中制備MXene納米片分散液包括以下步驟：

W1、使用9mol/L鹽酸和氟化鋰對(duì)Ti₃AlC₂進(jìn)行刻蝕，Ti₃AlC₂、氟化鋰、鹽酸中氯化氫的物質(zhì)的量之比為1:(6～9):35；

W2、將步驟W1中反應(yīng)結(jié)束后的混合液離心、水洗，直至固體pH值為5～6；將固體重新分散于水中，超聲，離心，收集上清液，得到MXene納米片分散液。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的CNF-MXene-PEI高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，步驟W2中在150～200W功率下超聲30min，然后在3500rpm速度下離心30min，再收集上清液。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的CNF-MXene-PEI高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，步驟W2中所述MXene納米片分散液中MXene納米片的質(zhì)量濃度為0.2～0.4％。

10.權(quán)利要求1所述的CNF-MXene-PEI高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料的應(yīng)用，其特征在于，將所述CNF-MXene-PEI高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料應(yīng)用于電阻式應(yīng)變傳感器、電熱器件或儲(chǔ)能器件中。