The invention discloses a polyacrylonitrile-based carbon fiber/polyaniline composite conductive fiber with core sheath structure and a preparation method thereof, including: (1) polyacrylonitrile fibers with uniform diameter and smooth surface are prepared by electrospinning with polyacrylonitrile (PAN) as raw material. (2) Polyacrylonitrile-based carbon fibers were prepared by carbonization of polyacrylonitrile as precursor at high temperature. (3) Polyacrylonitrile-based carbon fiber (PAN-based carbon fiber) was used as template to construct core-sheath structure PAN-based carbon fiber/polyaniline composite conductive fiber. PAN-based carbon fiber was used as good matrix material with good conductivity and chemical stability. PAN had good specific capacitance and doping and de-doping ability, which provided excellent pseudocapacitance for composite conductive fiber and could give full play to both. The synergistic effect can improve the electrochemical properties of materials.
【技术实现步骤摘要】
一种芯鞘结构的聚丙烯腈基碳纤维/聚苯胺复合导电纤维及其制备方法
本专利技术涉及一种导电聚合物纳米纤维,具体是涉及一种芯鞘结构的聚丙烯腈基碳纤维/聚苯胺复合导电纤维及其制备方法。
技术介绍
静电纺丝法作为一种简便且广泛适用的纳米纤维的制备方法,得到了深入的研究和广泛的应用。应用静电纺丝工艺,通过调控相应的纺丝工艺参数,可以制备出直径尺寸在几微米至几纳米和表面光滑的均一纤维。纳米纤维具有比表面积大、孔隙率高、渗透性好、内部空隙的连通性好的特点,在很多领域具有潜在的应用。而在众多导电高分子聚合物中,聚苯胺(PANI)以其优良的性能在二次电池、电磁屏蔽、电致变色材料、传感器、隐身材料等领域被广泛研究,成为当今导电高分子领域的热点和推动力之一。但是由于聚苯胺其链刚性和链间强相互作用,使它的可溶性极差,在大部分常用的有机溶剂中几乎不溶,难以采用传统方法加工成型,以及其综合力学性能较差的问题,制约了PANI的产业化应用,成为其进一步推广的最大障碍。因此,以聚丙烯腈基碳纳米纤维作为力学骨架,利用原位聚合得到芯鞘结构的导电聚合物复合纤维具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种芯鞘结构的聚丙烯腈基碳纤维/聚苯胺复合导电纤维及其制备方法,具体方法的步骤如下:本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案之一是:一种芯鞘结构的聚丙烯腈基碳纤维/聚苯胺复合导电纤维的制备方法,包括:1)将聚丙烯腈(PAN)溶解于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,待聚丙烯腈完全溶解后,静电纺丝,静电纺丝的参数为:纺丝电压15~20KV,纺丝距离20~25cm,纺丝流量0.60~0.80mL/h;得到 ...
【技术保护点】
1.一种芯鞘结构的聚丙烯腈基碳纤维/聚苯胺复合导电纤维的制备方法,其特征在于:包括:1)将聚丙烯腈溶解于N,N‑二甲基甲酰胺中,待聚丙烯腈完全溶解后,静电纺丝,静电纺丝的参数为:纺丝电压15~20KV,纺丝距离20~25cm,纺丝流量0.60~0.80mL/h;得到直径均匀的聚丙烯腈纤维;2)取步骤1)中所得的聚丙烯腈纤维,以4~6℃/min升温速度加热至270~290℃,保温2~3h,得到预氧化聚丙烯腈纤维;取得到的预氧化聚丙烯腈纤维,在保护气体保护下,以4~6℃/min升温速度加热至800~900℃,保温2~3h,得到聚丙烯腈基碳纤维;3)取步骤2)中得到的聚丙烯腈基碳纤维,浸渍于酸性溶液中3~4h,加入苯胺单体,得到均匀分散液;另取过硫酸铵溶解在盐酸中,以4~6s/滴的滴加速度添加至分散液中,所述聚丙烯腈基碳纤维、苯胺单体、过硫酸铵的配方比例为40~60mg:40~55μL:0.08~0.11g;‑2~2℃反应10~14h,离心、洗涤、干燥,得到芯鞘结构的聚丙烯腈基碳纤维/聚苯胺复合导电纤维。
【技术特征摘要】
1.一种芯鞘结构的聚丙烯腈基碳纤维/聚苯胺复合导电纤维的制备方法,其特征在于:包括:1)将聚丙烯腈溶解于N,N-二甲基甲酰胺中,待聚丙烯腈完全溶解后,静电纺丝,静电纺丝的参数为:纺丝电压15~20KV,纺丝距离20~25cm,纺丝流量0.60~0.80mL/h;得到直径均匀的聚丙烯腈纤维;2)取步骤1)中所得的聚丙烯腈纤维,以4~6℃/min升温速度加热至270~290℃,保温2~3h,得到预氧化聚丙烯腈纤维;取得到的预氧化聚丙烯腈纤维,在保护气体保护下,以4~6℃/min升温速度加热至800~900℃,保温2~3h,得到聚丙烯腈基碳纤维;3)取步骤2)中得到的聚丙烯腈基碳纤维,浸渍于酸性溶液中3~4h,加入苯胺单体,得到均匀分散液;另取过硫酸铵溶解在盐酸中,以4~6s/滴的滴加速度添加至分散液中,所述聚丙烯腈基碳纤维、苯胺单体、过硫酸铵的配方比例为40~60mg:40~55μL:0.08~0.11g;-2~2℃反应10~14h,离心、洗涤、干燥,得到芯鞘结构的聚丙烯腈基碳纤维/聚苯胺复合导电纤维。2.根据权利要求1所述的芯鞘结构的聚丙烯腈基碳纤维/聚苯胺复合导电纤维的制备方法,其特征在于:所述步骤1)中,搅拌4~6h并采用超声加速聚丙烯腈溶解。3.根据权利要求1所述的芯鞘结构的聚丙烯腈基碳纤维/聚苯胺复合导电纤维的制备方法,其特征在于:所述步骤1)中,待聚丙烯腈完全溶解后,量取得到的0.5~2mL溶液于0.5~2mL注射器中进行所述静电纺丝。4.根据权利要求1所述的芯鞘结构的聚丙...
【专利技术属性】
技术研发人员:许一婷,何锴慰,戴李宗,吴章锋,王宏超,张丹丹,闫蕾,陈国荣,曾碧榕,袁丛辉,罗伟昂,
申请(专利权)人:厦门大学,
类型:发明
国别省市:福建,35
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