一种碳纳米管改性聚乙烯醇纳米纤维纱及其制备方法

摘要

本发明涉及一种碳纳米管改性聚乙烯醇纳米纤维纱及其制备方法。将碳纳米管与一定量的聚乙烯醇混溶，以三氯化铝为催化剂进行傅克烷基化反应，经后处理除去残余的聚乙烯醇和铝离子，得到聚乙烯醇接枝改性的碳纳米管；将所得接枝产物溶于溶剂中，与适量聚乙烯醇配制成纺丝原液，通过静电纺丝工艺制备碳纳米管改性聚乙烯醇纳米纤维平行阵列，经加捻处理得到纤维纱。本发明通过傅克烷基反应使聚乙烯醇与碳纳米管之间以化学键结合，碳纳米管的接枝效率明显，提高了碳纳米管在溶液中的分散性及碳纳米管与聚乙烯醇基体之间的应力转移效率，制备得到机械性能和导电性能优良的纳米纤维纱。

主权项

一种碳纳米管改性聚乙烯醇纳米纤维纱的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1) 在冰、水混合浴中，搅拌条件下将无水溶剂滴加到三氯化铝中，滴加完毕后，加热至三氯化铝完全溶解，得到浓度为2～10wt%的三氯化铝溶液，所述的无水溶剂为无水二甲基亚砜或N,N‑二甲基乙酰胺；(2) 将聚乙烯醇和碳纳米管溶解于无水溶剂二甲基亚砜或二甲基甲酰胺中，得到聚乙烯醇／碳纳米管混合溶液，混合溶液中聚乙烯醇的浓度为5～25wt%，碳纳米管与聚乙烯醇的质量比为1:5～1:20；(3)将聚乙烯醇／碳纳米管混合溶液加入到三氯化铝溶液中，在温度为40～80℃的条件下进行傅克烷基化反应6～30h，产物经后处理后得到聚乙烯醇接枝的改性碳纳米管；(4) 将聚乙烯醇溶解于溶剂中，配置浓度为8～12 wt%的聚乙烯醇溶液，所述溶剂为水、DMSO、DMF中的一种或它们的任意组合；将步骤（3）得到的改性碳纳米管加入到聚乙烯醇溶液中，分散均匀后制得纺丝原液，所述纺丝原液中，按质量百分比，改性碳纳米管为聚乙烯醇的为0.05～20%；(5)采用静电纺丝工艺，通过双圆环式接收器或框式收集器，接收得到碳纳米管改性聚乙烯醇纳米纤维阵列； (6)对碳纳米管改性聚乙烯醇纳米纤维阵列进行加捻处理，捻度为10～25T/cm，得到一种碳纳米管改性聚乙烯醇纳米纤维纱。