一种高电导率碳纳米管纤维的连续制备方法

本发明涉及高性能碳纳米管纤维制备，特别是涉及一种高电导率碳纳米管纤维的连续制备方法。

背景技术：

1、碳纳米管纤维具有出色的导电性能、力学性能以及导热性能，是军工国防、航空航天等国民工程的优质备选材料。同时，随着智能时代的快速发展，医疗监测、人体防护、柔性电子产品等领域也迫切需要高性能纤维材料作为支撑。然而，高性能碳纳米管纤维的连续制备以及工业化生产，仍是亟待解决的关键问题，如何发展或改进碳纳米管纤维的制备方法，是关系民生和发展的重要科研问题。

2、目前，经过二十多年的发展，科研工作者们研发出3种主要的碳纳米管纤维制备技术，即溶液纺丝法、阵列抽丝法和浮动催化剂化学气相沉积直接纺丝法。其中溶液纺丝法制备的碳纳米管纤维在电导率上具有绝对的优势，并且该技术借鉴了大量较为成熟的工业技术具有良好的大规模应用前景。

3、目前，溶液纺丝技术主要科研方向为液晶纺丝技术，即通过氯磺酸对碳纳米管的自发溶解，在高浓度时产生液晶现象，促进碳纳米管的排列。然而，氯磺酸是一种环境不友好型、对人体有毒有害的化学试剂，基于氯磺酸分散的碳纳米管纤维制备仍将处于实验室研究阶段。因此，提出一种无需氯磺酸、安全的碳纳米管纤维连续制备方法，对于高性能碳纳米管纤维制备技术领域具有重要意义。

技术实现思路

1、基于上述内容，本发明提供一种高电导率碳纳米管纤维的连续制备方法。本发明方法无需添加氯磺酸，可更加安全的实现高电导率碳纳米管纤维的连续制备。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明技术方案之一，一种高电导率碳纳米管纤维的连续制备方法，包括以下步骤：

4、将碳纳米管与脱氧牛磺胆酸钠加入到水中分散，得到碳纳米管分散液；

5、所述碳纳米管分散液经挤出注入凝固浴中，形成凝胶纤维；

6、对所述凝胶纤维进行加捻处理后卷丝缠绕收集，得到高电导率碳纳米管纤维；

7、所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或者多壁碳纳米管中的至少一种。

8、本发明技术方案之二，根据上述的制备方法制备得到的高电导率碳纳米管纤维。

9、本发明技术方案之三，上述的高电导率碳纳米管纤维在制备人体防护材料、柔性电子产品中的应用。

10、本发明技术方案之四，一种人体防护材料，原料包括上述的高电导率碳纳米管纤维。

11、本发明技术方案之五，一种柔性电子产品，原料包括上述的高电导率碳纳米管纤维。

12、本发明公开了以下技术效果：

13、本发明在不使用环境不友好型、对人体有毒有害的化学溶剂(氯磺酸、浓硫酸等)的前提条件下，实现高性能碳纳米管纤维的连续制备。同时，通过对刚成型凝胶纤维(即未进行干燥处理)直接进行加捻处理，提升纤维中碳纳米管的取向性和排列密度，形成沿纤维轴向高密度排列的碳纳米管纤维，提升纤维的电导率与强度(拉伸性能优越)。

14、本发明方法可实现高电导率碳纳米管纤维的连续生产，生产工艺简单，产品质量稳定，易于规模化制备，有望实现工业化生产和应用。

技术特征：

1.一种高电导率碳纳米管纤维的连续制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高电导率碳纳米管纤维的连续制备方法，其特征在于，所述碳纳米管与所述脱氧牛磺胆酸钠的质量比为1:9；所述碳纳米管分散液中碳纳米管的浓度为0.5-4mg/ml。

3.根据权利要求1所述的高电导率碳纳米管纤维的连续制备方法，其特征在于，所述分散的方式为超声辅助分散。

4.根据权利要求1所述的高电导率碳纳米管纤维的连续制备方法，其特征在于，所述挤出的速度为2-4ml/h。

5.根据权利要求1所述的高电导率碳纳米管纤维的连续制备方法，其特征在于，所述凝固浴为浓度40-99wt％的乙酸。

6.根据权利要求1所述的高电导率碳纳米管纤维的连续制备方法，其特征在于，所述加捻处理的转速为800-1200转/分钟；所述卷丝缠绕收集速度为8-12厘米/分钟。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到的高电导率碳纳米管纤维。

8.如权利要求7所述的高电导率碳纳米管纤维在制备人体防护材料、柔性电子产品中的应用。

9.一种人体防护材料，其特征在于，原料包括权利要求7所述的高电导率碳纳米管纤维。

10.一种柔性电子产品，其特征在于，原料包括权利要求7所述的高电导率碳纳米管纤维。

技术总结本发明涉及高性能碳纳米管纤维制备技术领域，特别是涉及一种高电导率碳纳米管纤维的连续制备方法。该方法包括以下步骤：将碳纳米管与脱氧牛磺胆酸钠加入到水中分散，得到碳纳米管分散液；所述碳纳米管分散液经挤出注入凝固浴中，形成凝胶纤维；对所述凝胶纤维进行加捻处理后卷丝缠绕收集，得到高电导率碳纳米管纤维；所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或者多壁碳纳米管中的至少一种。本发明方法可实现高电导率碳纳米管纤维的连续生产，生产工艺简单，产品质量稳定，易于规模化制备，有望实现工业化生产和应用。技术研发人员：陶金龙,张吉振,赵旭,孔娜,罗梓蓉,赵鹏飞受保护的技术使用者：中国热带农业科学院农产品加工研究所技术研发日：技术公布日：2024/4/22