碳纳米布料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳纳米布料及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：将不饱和二羧酸、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯进行聚合反应得到改性物；在第一保护性气体氛围下，对改性物和碳纳米管阵列进行接枝反应，得到改性碳纳米管阵列；将改性碳纳米管阵列进行纺丝，得到碳纳米纤维；在碳纳米纤维上形成前驱体，并在第二保护性气体氛围下于140℃～160℃下反应，得到改性纤维，前驱体选自聚丙烯酸树脂及聚氨基甲酸乙酯树脂中的至少一种；将改性纤维进行纺织得到改性布料，将改性布料置于溶解剂中浸泡得到碳纳米布料。上述制备方法中的改性纤维的润湿性较高，易于纺织，且得到的碳纳米布料具有较高的耐磨性。

Carbon nano-cloth and its preparation method

The invention relates to a carbon nano cloth and a preparation method thereof. The preparation method includes the following steps: polymerization of unsaturated dicarboxylic acid, styrene and methyl methacrylate to obtain the modifier; grafting reaction of the modifier and carbon nanotube arrays in the first protective gas atmosphere to obtain the modified carbon nanotube arrays; spinning the modified carbon nanotube arrays to obtain carbon nanofibers; before forming the carbon nanofibers The precursor was selected from at least one of the polyacrylic acid resin and polyurethane resin, and the modified fabric was obtained by spinning the modified fiber and soaking the modified fabric in the solvent. The modified fibers in the preparation method have high wettability, easy weaving and high wear resistance.

【技术实现步骤摘要】
碳纳米布料及其制备方法
本专利技术涉及材料
，特别是涉及一种碳纳米布料及其制备方法。
技术介绍
碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能，广泛应用于中生活和生产的各个领域，例如化妆品、涂料及能源等。尤其是在纺织行业，碳纳米管能够纺丝制成碳纳米纤维，而用于制作碳纳米纤维布料。然而，在制作布料的过程中，传统的碳纳米纤维的润湿性较差，不利于碳纳米纤维的纺织，并且制备的布料的耐磨性较差，不能满足实际需求。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种碳纳米布料的制备方法，该制备方法中的改性纤维的润湿性较高，易于纺织，且得到的碳纳米布料具有较高的耐磨性。此外，提供一种碳纳米布料。一种碳纳米布料的制备方法，包括如下步骤：将不饱和二羧酸、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯进行聚合反应得到改性物，所述不饱和二羧酸选自马来酸、二氯马来酸、苯基马来酸及二苯基马来酸中的至少一种；在第一保护性气体氛围下，对所述改性物和碳纳米管阵列进行接枝反应，得到改性碳纳米管阵列；将所述改性碳纳米管阵列进行纺丝，得到碳纳米纤维；在所述碳纳米纤维上形成前驱体，并在第二保护性气体氛围下于140℃～160℃下反应，得到改性纤维，所述前驱体选自聚丙烯酸树脂及聚氨基甲酸乙酯树脂中的至少一种；将所述改性纤维进行纺织，得到改性布料；在第三保护性气体氛围中，对所述改性布料进行加热加压处理；及将加热加压处理后的所述改性布料置于溶解剂中浸泡，得到碳纳米布料，所述溶解剂中含有甲基乙基酮。上述碳纳米布料的制备方法，将不饱和二羧酸、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯进行聚合反应得到改性物，不饱和二羧酸选自马来酸、二氯马来酸、苯基马来酸及二苯基马来酸中的至少一种，再采用紫外光将改性物接枝到碳纳米管阵列的表面，通过在由该改性碳纳米管制成的碳纳米纤维上喷涂前驱体，选自前驱体选自聚丙烯酸树脂及聚氨基甲酸乙酯树脂中的至少一种，使得前驱体与改性物的-COOR-(酯基)反应，得到润湿性较好的改性纤维，易于纺织成布料，通过将改性布料进行加热加压处理，有利布料的成型，使得碳纳米纤维排列的更加致密而增加布料的耐磨性，再通过含有甲基乙基酮的溶解剂浸泡改性布料，使得改性物与前驱体形成的结合物从改性布料上脱除，以恢复碳纳米管的结构而保证碳纳米布料的耐磨性。经试验验证，上述制备方法得到的改性纤维的水浸润接触角为11.7°～20.8°，制成的碳纳米布料的有效磨耗指数为20000次～30000次，厚度减少量为0.07mm～0.16mm，具有较高的耐磨性能。在其中一个实施例中，所述在第三保护性气体氛围中，对所述改性布料进行加热加压处理的步骤中，加热温度为110℃～115℃，压力为45kPa～98kPa，处理时间为5min～60min。在其中一个实施例中，所述将所述改性布料置于溶解剂中浸泡的步骤中，所述溶解剂为含有质量百分含量为95％～100％的甲基乙基酮的水溶液，浸泡的时间为50min～85min。在其中一个实施例中，所述将不饱和二羧酸、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯进行聚合反应得到改性物的步骤具体为：将所述不饱和二羧酸、所述苯乙烯及所述聚甲基丙烯酸在紫外光照射下进行聚合反应，并控制反应温度为20℃～45℃，紫外光强度为45W～55W，反应时间为30min～40min。在其中一个实施例中，所述前驱体由聚丙烯酸树脂及聚氨基甲酸乙酯树脂组成，且聚丙烯酸树脂及聚氨基甲酸乙酯树脂的摩尔比为0.7：1～1.43：1。在其中一个实施例中，所述紫外光的照射功率为15mW～35mW，所述紫外光为照射波长为196nm～350nm的单色窄带光，所述紫外光照射处理的时间为10min～35min。在其中一个实施例中，所述在所述碳纳米纤维上形成前驱体，并在第二保护性气体氛围下于140℃～160℃下反应的步骤中，反应时间为1h～2h。在其中一个实施例中，所述改性物的重均分子量为4000～27000。在其中一个实施例中，所述不饱和二羧酸、所述苯乙烯及所述甲基丙烯酸甲酯的质量比为(2～7)：(9～14)：(4～7)。一种碳纳米布料，上述碳纳米布料的制备方法制备得到。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述。本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。一实施方式的碳纳米布料的制备方法，该制备方法得到的改性纤维的润湿性较高，易于纺织，得到的碳纳米布料具有较高的耐磨性。该碳纳米布料的制备方法包括如下步骤S110～S170：S110、将不饱和二羧酸、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯进行聚合反应得到改性物。不饱和二羧酸选自马来酸、二氯马来酸、苯基马来酸及二苯基马来酸中的至少一种。在其中一个实施例中，改性物的重均分子量为4000～27000。进一步地，改性物的重均分子量为6000～20000。在其中一个实施例中，不饱和二羧酸、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯的质量比为(2～7)：(9～14)：(4～7)。此设置的改性物接枝于碳纳米管阵列的表面，能够增加改性碳纳米管阵列的硬度，以得到耐磨性较高的碳纳米布料，此设置还能够增大碳纳米管之间的距离，以降低由于碳纳米管之间的范德华力所致的团聚，以得到易于分散的改性碳纳米管阵列，以得到润湿性较好的改性纤维。在其中一个实施例中，苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯的质量比为1.5～2.5。此种设置使得改性碳纳米管阵列的硬度较高，耐磨性更好。进一步地，苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯的质量比为2。此种设置进一步提高改性碳纳米管阵列的耐磨性。在其中一个实施例中，不饱和二羧酸包括马来酸及苯基马来酸，且马来酸及苯基马来酸的摩尔比为0.8：1～1.3：1。此种设置能够进一步增加改性纤维的耐磨性。进一步地，马来酸及苯基马来酸的摩尔比为1：1。在其中一个实施例中，将不饱和二羧酸、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯进行聚合反应的步骤具体为：将不饱和二羧酸、苯乙烯及聚甲基丙烯酸在紫外光照射下进行自由基聚合反应，并控制反应温度为20℃～45℃，紫外光强度为45W～55W，反应时间为30min～40min。在其中一个实施例中，将不饱和二羧酸、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯进行聚合反应的步骤之后，还包括向聚合反应的反应物中加入溶剂，固液分离后收集沉淀，得到改性物。进一步地，溶剂选自四氯化碳、四氢呋喃及二氯甲烷中的至少一种。固液分离的方式为离心。需要说明的是，固液分离的方式不限于上述指出方法，可以为其他方式，例如可以为过滤。在其中一个实施例中，在固液分离后收集沉淀的步骤之后，还包括对沉淀进行干燥的步骤，以得到干燥的改性物。需要说明的是，如果沉淀能够满足需求的话，对沉淀进行干燥的步骤可以省略。S120、在第一保护性气体氛围下，对改性物和碳纳米管阵列进行接枝反应，得到改性碳纳米管阵列。在其中一个实施例中，碳纳米管阵列为单壁碳纳米管阵列。需要说明的是，碳纳米管阵列也可以是多壁碳纳米管阵列。需要说明的是，采用上述改性碳纳米管阵列的制备方法时，单壁碳纳米管阵列的表面较多壁碳纳米管阵列的表面修饰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米布料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将不饱和二羧酸、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯进行聚合反应得到改性物，所述不饱和二羧酸选自马来酸、二氯马来酸、苯基马来酸及二苯基马来酸中的至少一种；在第一保护性气体氛围下，对所述改性物和碳纳米管阵列进行接枝反应，得到改性碳纳米管阵列；将所述改性碳纳米管阵列进行纺丝，得到碳纳米纤维；在所述碳纳米纤维上形成前驱体，并在第二保护性气体氛围下于140℃～160℃下反应，得到改性纤维，所述前驱体选自聚丙烯酸树脂及聚氨基甲酸乙酯树脂中的至少一种；将所述改性纤维进行纺织，得到改性布料；在第三保护性气体氛围中，对所述改性布料进行加热加压处理；及将加热加压处理后的所述改性布料置于溶解剂中浸泡，得到碳纳米布料，所述溶解剂中含有甲基乙基酮。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米布料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将不饱和二羧酸、苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯进行聚合反应得到改性物，所述不饱和二羧酸选自马来酸、二氯马来酸、苯基马来酸及二苯基马来酸中的至少一种；在第一保护性气体氛围下，对所述改性物和碳纳米管阵列进行接枝反应，得到改性碳纳米管阵列；将所述改性碳纳米管阵列进行纺丝，得到碳纳米纤维；在所述碳纳米纤维上形成前驱体，并在第二保护性气体氛围下于140℃～160℃下反应，得到改性纤维，所述前驱体选自聚丙烯酸树脂及聚氨基甲酸乙酯树脂中的至少一种；将所述改性纤维进行纺织，得到改性布料；在第三保护性气体氛围中，对所述改性布料进行加热加压处理；及将加热加压处理后的所述改性布料置于溶解剂中浸泡，得到碳纳米布料，所述溶解剂中含有甲基乙基酮。2.根据权利要求1所述的碳纳米布料的制备方法，其特征在于，所述在第三保护性气体氛围中，对所述改性布料进行加热加压处理的步骤中，加热温度为110℃～115℃，压力为45kPa～98kPa，处理时间为5min～60min。3.根据权利要求1所述的碳纳米布料的制备方法，其特征在于，所述将所述改性布料置于溶解剂中浸泡的步骤中，所述溶解剂为含有质量百分含量为95％～100％的甲基乙基酮的水溶液，浸泡的时间为50min～85min。4.根据权利要求1所述的碳纳米布料的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓飞，
申请(专利权)人：深圳烯湾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44