一种聚丙烯腈基导电纤维材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚丙烯腈基导电纤维材料及其制备方法，该导电纤维材料以聚丙烯腈为模板，阴离子表面活性活性剂为乳化剂和掺杂剂，采用模板聚合的方法，将导电聚合物直接在聚丙烯腈纤维表面聚合，导电聚合物可在纤维表面形成致密包覆层，而具有导电性能，制备导电聚丙烯腈纤维材料。这可使聚丙烯腈具有一定的导电率，使聚丙烯腈具有导电或抗静电的效果，为了进一步拓宽应用范围，我们对制得的聚苯胺包覆聚丙烯腈纤维膜进行了高温碳化处理，得到了一种新的碳纤维材料，该材料具有较好的超级电容性能，可以作为超级电容器电极材料。

【技术实现步骤摘要】
201610382926

【技术保护点】
一种聚丙烯腈基导电纤维材料的制备方法，其包括如下步骤：(1)纺丝溶液的配制：将聚丙烯腈溶解于溶剂中，形成质量浓度为4～30％均一的纺丝溶液。(2)将步骤(1)得到的聚丙烯腈溶液，采用溶液喷射纺丝方法制备得到聚丙烯腈微/纳米纤维膜。(3)将一定量破乳剂与去离子水按一定比例混合均匀，加入一定量阴离子表面活性剂配成0.05～1mol/L混合溶液。(4)将步骤(2)中制的纳米纤维膜，取一定量加入步骤(3)的混合溶液中充分浸渍5～30min。然后加入单体，单体浓度0.5～2mol/L，室温下搅拌10～60min。(5)向步骤(4)体系中加入氧化剂，氧化剂浓度为0.3～4mol/L，在0～30℃下进行化学氧化聚合，搅拌6～8h，搅拌速度控制在1～1000rpm，然后静置10～24h。反应结束后，将反应物过滤，依次用有机溶剂、去离子水充分洗涤至滤液为无色，50～120℃烘干10～48h，得到导电聚丙烯腈纤维材料。(6)预氧化处理：将步骤(5)得到的导电聚丙烯腈纤维材料在空气气氛中进行预氧化得到预氧化纤维，预氧化温度为160～300℃，预氧化时间为2～3h。(7)碳化处理：：将步骤(6)得到的预氧化纤维在氮气或氩气氛围中进行碳化处理得到碳纤维，碳化温度为600～1300℃，碳化时间为0.5～3h。...

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯腈基导电纤维材料的制备方法，其包括如下步骤：(1)纺丝溶液的配制：将聚丙烯腈溶解于溶剂中，形成质量浓度为4～30％均一的纺丝溶液。(2)将步骤(1)得到的聚丙烯腈溶液，采用溶液喷射纺丝方法制备得到聚丙烯腈微/纳米纤维膜。(3)将一定量破乳剂与去离子水按一定比例混合均匀，加入一定量阴离子表面活性剂配成0.05～1mol/L混合溶液。(4)将步骤(2)中制的纳米纤维膜，取一定量加入步骤(3)的混合溶液中充分浸渍5～30min。然后加入单体，单体浓度0.5～2mol/L，室温下搅拌10～60min。(5)向步骤(4)体系中加入氧化剂，氧化剂浓度为0.3～4mol/L，在0～30℃下进行化学氧化聚合，搅拌6～8h，搅拌速度控制在1～1000rpm，然后静置10～24h。反应结束后，将反应物过滤，依次用有机溶剂、去离子水充分洗涤至滤液为无色，50～120℃烘干10～48h，得到导电聚丙烯腈纤维材料。(6)预氧化处理：将步骤(5)得到的导电聚丙烯腈纤维材料在空气气氛中进行预氧化得到预氧化纤维，预氧化温度为160～300℃，预氧化时间为2～3h。(7)碳化处理：：将步骤(6)得到的预氧化纤维在氮气或氩气氛围中进行碳化处理得到碳纤维，碳化温度为600～1300℃，碳化时间为0.5～3h。2.如权利要求1所述的制备方法，步骤(1)中聚丙烯腈为聚丙烯腈均聚物或共聚物，粘均分子量为8～30万，其中丙烯腈链段占85％以上，其余为丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酰胺、衣康酸、苯乙烯磺酸钠或丙烯磺酸钠。3.如权利要求1所述的制备方法，步骤(1)中所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种或两种及以上的混合物，溶解温度范围为室温至100℃。4.如权利要求1所述的制备方法，所述溶液喷射纺丝法制备得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宁，任建宇，鲁克振，张兴祥，陈雪妍，陈洋，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12