一种高韧性碳纳米纤维增强无纺布的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高韧性碳纳米纤维增强无纺布的制备方法，包括如下步骤：将多壁碳纳米管、盐酸混合，超声处理，加入硝酸溶液，继续超声处理，过滤后水洗，干燥得到预处理碳纳米管；将预处理碳纳米管送入转矩流变仪中，继续加入聚乳酸、β‑环糊精，热处理后冷却，粉碎，采用静电纺丝法纺丝得到改性碳纳米纤维；将聚丙烯、海藻酸钠、壳聚糖、辛烯基琥珀酸淀粉钠、氧化钇、分散剂搅拌均匀得到预混料；将预混料、改性碳纳米纤维、玻璃纤维熔融挤出，将所得熔体依次经过滤器、计量泵后输送至纺丝组件中，经喷丝孔喷出，在离喷丝板12‑15cm处进行风冷，牵伸后经过分丝落到成网帘上铺成纤维网，热压辊加固，烫光得到高韧性碳纳米纤维增强无纺布。

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性碳纳米纤维增强无纺布的制备方法
本专利技术涉及无纺布
，尤其涉及一种高韧性碳纳米纤维增强无纺布及其制备方法。
技术介绍
根据中国产业用纺织品行业协会统计数据，在我国非织造布生产中，聚丙烯切片的用量占90％左右，PET切片的用量只占不到7％。聚丙烯是作为非织造布的主要原料，在熔融纺丝前不需进行干燥，价格低廉，具有很大的技术经济优势。但聚丙烯属线性的饱和碳氢化合物，若掩埋难以发生微生物降解，给环境保护带来了巨大的压力。随着社会经济发展和生活水平的提升，人们对环境保护的要求也越来越高，传统塑料引起的“白色污染”已被人们重视，以可降解无纺布为代表的材料逐渐丰富着人们的生活。随着无纺布技术的发展及对无纺布产品本身性能进一步改进的需求，使得复合无纺布及相关产品发展很快，经过不同的复合化整理加工，可以使无纺布的应用扩展到许多未曾触及的领域，使无纺布的性能得到大幅度改善和提高。然而相比于纺织布，由于常规的可降解无纺布的韧性较差，导致无纺布制品的循环使用性弱和承重性差，导致目前无纺布的应用面还不够广，特别是在高韧性领域上的无纺布制作。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种高韧性碳纳米纤维增强无纺布及其制备方法，采用常规聚丙烯作为基料，加入改性碳纳米纤维进行增强，借助改性碳纳米纤维起到骨架作用，使无纺布具有弹性与蓬松性，有效降低无纺布的克重，且产物可降解，并且在大大提高韧性的情况下避免了强度的损失，从而展现出更高的强度与韧性，同时制备工艺简单，更便于推广应用。一种高韧性碳纳米纤维增强无纺布的制备方法，包括如下步骤：a、将多壁碳纳米管、盐酸混合，超声处理1-2h，超声功率为500-560W，加入硝酸溶液，继续超声处理15-30min，过滤后水洗，干燥得到预处理碳纳米管；b、将预处理碳纳米管送入转矩流变仪中，继续加入聚乳酸、β-环糊精，200-240℃处理2-5min，调节温度至140-160℃保温2-4h，冷却，粉碎，静电纺丝得到改性碳纳米纤维；c、将聚丙烯、海藻酸钠、壳聚糖、辛烯基琥珀酸淀粉钠、氧化钇、分散剂搅拌均匀，搅拌温度为70-80℃，得到预混料；d、将预混料、改性碳纳米纤维、玻璃纤维熔融挤出，将所得熔体依次经过滤器、计量泵后输送至纺丝组件中，经喷丝孔喷出，在离喷丝板12-15cm处进行风冷，风温为10-14℃，风速为0.3-0.6m/s，牵伸后经过分丝落到成网帘上铺成纤维网，热压辊加固，烫光得到高韧性碳纳米纤维增强无纺布。优选地，步骤a中，盐酸浓度为5.2-6mol/L，硝酸溶液质量分数为50-55％。优选地，步骤a中，多壁碳纳米管、盐酸、硝酸溶液的质量比为5-8：20-30：5-15。优选地，步骤b中，预处理碳纳米管、聚乳酸、β-环糊精的质量比为10-14：30-50：2-6。优选地，步骤b的静电纺丝过程中，电压为12-14kV，距离为6-8cm，纺丝液挤出速度为0.1-0.12mL/h。优选地，步骤c中，聚丙烯、海藻酸钠、壳聚糖、辛烯基琥珀酸淀粉钠、氧化钇、分散剂的质量比为30-50：15-30：6-10：2-4：0.2-0.6：0.5-1.2。优选地，步骤d中，预混料、改性碳纳米纤维、玻璃纤维的质量比为100：2-4：1-3。优选地，步骤d中，所得高韧性碳纳米纤维增强无纺布的克重为6-6.8g/m2。一种高韧性碳纳米纤维增强无纺布，采用上述高韧性碳纳米纤维增强无纺布的制备方法制得。本专利技术的技术效果如下所示：本专利技术在无纺布生产过程中加入改性碳纳米纤维，可借助改性碳纳米纤维起到骨架作用，使无纺布具有弹性与蓬松性，不仅可降解且可有效降低无纺布的克重，而且改性碳纳米纤维与玻璃纤维复配，可在保证无纺布低克重的前提下韧性极好，力学性能优秀。本专利技术步骤a中，多壁碳纳米管经过盐酸适度酸化预处理后，再在硝酸与盐酸的混合液中可在多壁碳纳米管表面均匀氧化，从而形成丰富的含氧官能团；然后在步骤b中，与聚乳酸、β-环糊精结合，相互间分散性好，不易形成团聚，且所引入的高分子基体经过纺丝后，预处理碳纳米管的基体与外部包覆的聚合物反应，形成纳米级聚合物界面；步骤d中，改性碳纳米纤维与聚丙烯、海藻酸钠结合，充分发挥改性碳纳米纤维的增韧效果，经过研究发现，当预混料与改性碳纳米纤维质量的比达到100：2-4时，增强无纺布的韧性最好，当大于此比时，则改性碳纳米纤维在其中的混参性差且出现纤维脱落现象，而小于此配比时，则达不到高强增韧效果。本专利技术采用常规聚丙烯作为基料，加入改性碳纳米纤维进行增强，在大大提高韧性的情况下避免了强度的损失，与使用聚合物进行增韧的复合材料进行对比，本专利技术所得无纺布展现出更高的强度与韧性，而且制备工艺简单，更便于推广应用。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1一种高韧性碳纳米纤维增强无纺布的制备方法，包括如下步骤：a、将5kg多壁碳纳米管、30kg浓度为5.2mol/L盐酸混合，超声处理2h，超声功率为500W，加入15kg质量分数为50％硝酸溶液，继续超声处理30min，过滤后水洗2次，干燥得到预处理碳纳米管；b、将14kg预处理碳纳米管送入转矩流变仪中，继续加入30kg聚乳酸、6kgβ-环糊精，200℃处理5min，其中转速控制为40r/min，调节温度至160℃保温2h，冷却，粉碎，静电纺丝得到改性碳纳米纤维；静电纺丝过程中，电压为14kV，距离为6cm，纺丝液挤出速度为0.12mL/h；c、将30kg聚丙烯、30kg海藻酸钠、6kg壳聚糖、4kg辛烯基琥珀酸淀粉钠、0.2kg氧化钇、1.2kg分散剂送入高速搅拌机中，以1200r/min的速度搅拌10min，搅拌温度为70℃，得到预混料；d、将100kg预混料、4kg改性碳纳米纤维、1kg玻璃纤维送入螺杆挤出机中进行熔融挤出，螺杆转速为60r/min，将所得熔体依次经过滤器、计量泵后输送至纺丝组件中，经喷丝孔喷出，在离喷丝板12cm处进行风冷，风温为14℃，风速为0.3m/s，牵伸后经过分丝落到成网帘上铺成纤维网，热压辊加固，烫光得到克重为6.8g/m2的高韧性碳纳米纤维增强无纺布。实施例2一种高韧性碳纳米纤维增强无纺布的制备方法，包括如下步骤：a、将8kg多壁碳纳米管、20kg浓度为6mol/L盐酸混合，超声处理1h，超声功率为560W，加入5kg质量分数为55％硝酸溶液，继续超声处理15min，过滤后水洗4次，干燥得到预处理碳纳米管；b、将10kg预处理碳纳米管送入转矩流变仪中，继续加入50kg聚乳酸、2kgβ-环糊精，240℃处理2min，其中转速控制为60r/min，调节温度至140℃保温4h，冷却，粉碎，静电纺丝得到改性碳纳米纤维；静电纺丝过程中，电压为12kV，距离为8cm，纺丝液挤出速度为0.1mL/h；c、将50kg聚丙烯、15kg海藻酸钠、10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高韧性碳纳米纤维增强无纺布的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/na、将多壁碳纳米管、盐酸混合，超声处理1-2h，超声功率为500-560W，加入硝酸溶液，继续超声处理15-30min，过滤后水洗，干燥得到预处理碳纳米管；/nb、将预处理碳纳米管送入转矩流变仪中，继续加入聚乳酸、β-环糊精，200-240℃处理2-5min，调节温度至140-160℃保温2-4h，冷却，粉碎，静电纺丝得到改性碳纳米纤维；/nc、将聚丙烯、海藻酸钠、壳聚糖、辛烯基琥珀酸淀粉钠、氧化钇、分散剂搅拌均匀，搅拌温度为70-80℃，得到预混料；/nd、将预混料、改性碳纳米纤维、玻璃纤维熔融挤出，将所得熔体依次经过滤器、计量泵后输送至纺丝组件中，经喷丝孔喷出，在离喷丝板12-15cm处进行风冷，风温为10-14℃，风速为0.3-0.6m/s，牵伸后经过分丝落到成网帘上铺成纤维网，热压辊加固，烫光得到高韧性碳纳米纤维增强无纺布。/n

【技术特征摘要】
1.一种高韧性碳纳米纤维增强无纺布的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将多壁碳纳米管、盐酸混合，超声处理1-2h，超声功率为500-560W，加入硝酸溶液，继续超声处理15-30min，过滤后水洗，干燥得到预处理碳纳米管；
b、将预处理碳纳米管送入转矩流变仪中，继续加入聚乳酸、β-环糊精，200-240℃处理2-5min，调节温度至140-160℃保温2-4h，冷却，粉碎，静电纺丝得到改性碳纳米纤维；
c、将聚丙烯、海藻酸钠、壳聚糖、辛烯基琥珀酸淀粉钠、氧化钇、分散剂搅拌均匀，搅拌温度为70-80℃，得到预混料；
d、将预混料、改性碳纳米纤维、玻璃纤维熔融挤出，将所得熔体依次经过滤器、计量泵后输送至纺丝组件中，经喷丝孔喷出，在离喷丝板12-15cm处进行风冷，风温为10-14℃，风速为0.3-0.6m/s，牵伸后经过分丝落到成网帘上铺成纤维网，热压辊加固，烫光得到高韧性碳纳米纤维增强无纺布。


2.根据权利要求1所述高韧性碳纳米纤维增强无纺布的制备方法，其特征在于，步骤a中，盐酸浓度为5.2-6mol/L，硝酸溶液质量分数为50-55％。


3.根据权利要求2所述高韧性碳纳米纤维增强无纺布的制备方法，其特征在于，步骤a中，多壁碳纳米管、盐酸、硝酸溶液的质量比...

【专利技术属性】
技术研发人员：程同恩，
申请(专利权)人：台州市路桥区静荷纺织有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33