一种含碳纳米管的Lyocell纤维的制备方法

摘要

本发明公开了一种含碳纳米管的Lyocell纤维的制备方法，先将碳纳米管酸洗纯化，再用表面活性剂对其进行功能化处理，然后利用超声波将功能化的碳纳米管均匀地分散在含水量为20～30％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中，采用常规的Lyocell工艺干湿法纺丝，可得到碳纳米管重量百分比含量为0.1～10％的碳纳米管/Lyocell复合纤维，该纤维可广泛用于材料增强、抗静电、导热、纤维素基碳纤维等领域。该方法实现了碳纳米管在Lyocell纤维中的均匀分散，大幅提高了Lyocell纤维的力学性能及导电率，而且溶剂无毒环保，回收率高，纺丝工艺简单。

主权项

1.一种含碳纳米管的Lyocell纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)将碳纳米管在强氧化性酸或氧化剂中加热回流一定时间，经清洗过滤、干燥后得到纯化的碳纳米管，其中，氧化剂是高锰酸钾或重铬酸钾；(2)将步骤1所得的纯化后的碳纳米管放入重量比为1～10％的表面活性剂水溶液中，超声处理0.5～3小时，经离心、过滤干燥、碾磨得到表面功能化的碳纳米管；(3)将聚合度为400～1000的纤维素棉浆或木浆切成0.5～4cm×0.5～4cm的小片，在30～50℃下真空干燥6～12小时，使其含水率达到2～4％；将N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液(NMMO)在减压条件下蒸浓，使其含水量为20～30％；(4)将步骤2所得的功能化碳纳米管与步骤3中所得NMMO以1∶60～20000的重量比配制，超声处理1～3小时后形成碳纳米管/NMMO水溶液混合物；(5)将上述3中已干燥的纤维素浆粕小片与上述4所得到的碳纳米管/NMMO水溶液以5～15∶100的重量比加入到溶解装置中，在70℃～120℃下经搅拌、减压蒸馏除去水分，生成含水量为12％-14％的碳纳米管/纤维素/NMMO水溶液，即获得黑色的用于制备碳纳米管/Lyocell复合纤维的纺丝原液；(6)将前述的用于制备碳纳米管/Lyocell复合纤维的纺丝原液的温度调整至85～100℃，经喷丝板喷出，通过5～300mm的气隙即纺丝板表面与凝固浴面之间的空气层后，进入纯水或小于20％的低浓度NMMO水溶液中凝固成形，经水洗、干燥后得到碳纳米管含量为0.1％～10％的碳纳米管/Lyocell复合纤维。