[發(fā)明專利]一種PBAT碳納米管纖維及其增強(qiáng)碳納米管纖維的方法

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• 申請日: 2022-01-29
• 公開（公告）號: CN114411407A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 藍(lán)小平
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市綠自然生物降解科技有限公司
• 主分類號: D06M10/08
• 分類號: D06M10/08;D06M10/10;D06M13/123;D06M15/507;D06M101/40
• 代理公司: 北京中和立達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11756
• 代理人: 張攀

本發(fā)明涉及碳納米管技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種PBAT碳納米管纖維及其增強(qiáng)碳納米管纖維的方法，包括如下組分：碳納米管、改性PBAT稀釋液以及醛類稀釋液；包括以下步驟：A、先制備改性PBAT樹脂組合物，再將其調(diào)配為改性PBAT稀釋液；B、在碳納米管纖維的紡制過程中或紡制完成后，先以改性PBAT稀釋液充分浸潤碳納米管纖維，再加入適量的醛類稀釋液進(jìn)行交聯(lián)；C、通以10～20mA的電流，使得碳納米管、改性PBAT稀釋液以及醛類稀釋液之間快速交聯(lián)固化。本發(fā)明使用改性PBAT樹脂組合物調(diào)配的稀釋液對碳納米管纖維進(jìn)行力學(xué)增強(qiáng)，不僅操作簡單，方便快捷，而且不損傷碳納米管纖維結(jié)構(gòu)，同時使得制得的PBAT碳納米管纖維的力學(xué)性能進(jìn)一步提高，絕對強(qiáng)度提高45％以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳納米管技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種PBAT碳納米管纖維及其增強(qiáng)碳納米管纖維的方法。

背景技術(shù)

碳納米管纖維是一種新型的高性能纖維材料，是從碳納米管陣列中抽出獲取的，其單股纖維的直徑通常在幾微米，無法直接應(yīng)用，因而相關(guān)技術(shù)人員開發(fā)出陣列紡絲法、溶液紡絲法、化學(xué)氣相沉積紡絲法等特殊紡制工藝，制成碳納米管纖維材料，在高吸能、高強(qiáng)度等領(lǐng)域有著遠(yuǎn)超常規(guī)的應(yīng)用效果。

CN109563649A涉及用于制備碳納米管纖維的方法和由此制備的碳納米管纖維，所述方法包括：在催化劑和催化活化劑的存在下由碳源制備碳納米管聚集體(S1)；使所述碳納米管聚集體與氧化石墨烯接觸(S2)；以及使與所述氧化石墨烯接觸的所述碳納米管聚集體纖維化(S3)。

CN104120604A公開了一種增強(qiáng)碳納米管纖維的方法，包括：(1)以生物分子稀釋液充分浸潤碳納米管纖維；(2)將浸潤后的碳納米管纖維與醛類進(jìn)行交聯(lián)，制得高強(qiáng)度纖維。該高強(qiáng)度纖維較其原先未處理碳納米管纖維的絕對強(qiáng)度提高40％左右，由70mN提高到100mN。本發(fā)明首次使用生物分子對碳納米管纖維進(jìn)行力學(xué)增強(qiáng)，并在碳納米管纖維內(nèi)用醛類進(jìn)行交聯(lián)使纖維力學(xué)進(jìn)一步提高，這將開拓碳納米管纖維性能增強(qiáng)的新領(lǐng)域—生物分子；本發(fā)明的方法操作簡單，方便快捷，效果明顯，并且不損傷碳納米管纖維。

CN105199339A公開一種用于3D打印的PBS/PBAT/CNTs材料及其制備方法，由下列原料按重量百分比制成：PBS 50-96，PBAT 3-40，增容劑0.5-10，增強(qiáng)劑0.5-5，成核劑0-2。制備方法如下：(1)干燥；(2)稱料；(3)高速捏合；(4)熔融擠出；(5)冷卻牽引；(6)卷捆。本發(fā)明采用兩種完全降解生物材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)制備適用于3D打印的高分子材料，與傳統(tǒng)的聚乳酸(PLA)線材相比，具有較低的打印溫度，較好的柔韌性和強(qiáng)度。

雖然現(xiàn)有技術(shù)中存在一些對碳納米管纖維的研究，但是依舊存在一系列的不足和缺陷，例如現(xiàn)有技術(shù)中組成纖維的碳管之間是在弱的范德華力和少量接觸面積下，形成一種松散、彼此容易滑移的結(jié)構(gòu)，從而極大地限制了純碳納米管纖維優(yōu)良性能在宏觀情況下的發(fā)揮；過于追求高強(qiáng)度，而忽視了對碳纖維管纖維微觀結(jié)構(gòu)的保護(hù)；而且目前的現(xiàn)有技術(shù)對PBAT碳納米管纖維的研究還是空白。針對這種不足和缺陷，發(fā)明人提供了一種PBAT碳納米管纖維及其增強(qiáng)碳納米管纖維的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種PBAT碳納米管纖維及其增強(qiáng)碳納米管纖維的方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的純碳納米管纖維性能受限的問題。

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中的碳納米管纖維制備中，為了提高碳納米管纖維的強(qiáng)度或其它性能，在使用浸漬液對碳納米管進(jìn)行改性的過程中，使用大量的活性劑參與反應(yīng)或使用高溫處理使碳納米管等改性方式，來提高其強(qiáng)度。但是上述方法無法保持碳納米管纖維組織的完整性以及對纖維的表面的破壞不可避免，例如纖維管表面粗糙、開裂及孔洞。而本發(fā)明發(fā)明人使用PBAT溶液制備碳納米管纖維，省略加入活性劑以及高溫處理等步驟，PBAT溶液本身為極性弱的溶液，對碳納米管具有溫和的、良好的相容性，對于保持碳納米管纖維的組織的完整性具有重要意義，例如保持化學(xué)穩(wěn)定性以及抗靜電性。同時PBAT溶液中加入適當(dāng)?shù)闹鷦岣呃w維產(chǎn)品的強(qiáng)度。