[发明专利]一种具有稳定电导率的纤维素基复合导电材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有稳定电导率的纤维素基复合导电材料及其制备方法，该复合导电材料是以静电纺丝制得的碳纤维为芯材，以浆粕纤维为面材，通过溶解后析出的方式将浆粕纤维均匀的包覆在碳纤维表面进而获得的具有稳定电导率的纤维素基复合导电材料。本发明的具有稳定电导率的纤维素基复合导电材料的制备方法采取如下步骤：包括棉浆粕的疏解、纤维素的溶解、纺丝液的制备、静电纺丝、碳纤维的制备以及纤维素基复合导电材料的制备等六个阶段；制得的纤维素基复合导电材料的电导率为160S/m~170S/m，电流密度可达1200A/cm²；本发明提供的具有稳定电导率的纤维素基复合导电材料的制备方法简单，符合可持续发展的要求。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体地说，是涉及一种以基于静电纺丝纤维的碳纤维为芯材，以浆粕纤维为面材，通过溶解后析出的方式将浆粕纤维均匀的包覆在碳纤维表面而获得的具有稳定电导率的纤维素基复合导电材料及其制备方法。

背景技术

近年来，基于氮化物和氟化物等的导电薄膜已经成为导电材料领域的研究热点之一[庞志鹏，孙晓刚，程晓圆，吴小勇，付琦.碳纤维-碳纳米管复合导电纸的制备及电磁屏蔽性能研究，人工晶体学报，2015，5；Xu Q，Shen W，Huang Q，Yang Y，Tan R，Zhu K.Flexibletransparent conductive films on PET substrates with an AZO/Ag NW/AZO sandwichstructure.Journal of Materials Chemistry C，2014,19；钟林新，张美云，陈均志，刘叶.碳纤维屏蔽纸屏蔽性能的研究，中国造纸学报，2008，4]，但是长远来看，其原材料的稀缺等导致其推广应用存在局限性。而基于环境友好的纤维素基导电复合材料在柔性器件、生物传感器及能量存储器件等方面开始得到广泛关注[吕少一，傅峰，王思群，黄景达，胡拉.纳米纤维素基导电复合材料研究进展，林业科学，2015，10；覃杏珍，胡华宇，黄爱民，沈芳，黄祖强.纤维素基导电功能材料研究进展，大众科技，2012，158]。

纤维素基导电复合材料的成型方法主要包括两类：第一类，纤维素基材与导电材料以溶液状态混合后成型[Koga H，Saito T，Kitaoka T，Nogi M，Suganuma K，IsogaiA.Transparent，conductive，and printable composites consisting of TEMPO-oxidized nanocellulose and carbon nanotube，Biomacromolecules，2013，4；Hamedi MM，Hajian A，Fall AB，Hakansson K，Salajkova M，Lundell F.Highly conducting，strongnanocomposites based on nanocellulose-assisted aqueous dispersions of single-wall carbon nanotubes，ACS Nano，2014，3]；第二类，将导电材料直接附着在已成型的纤维素基材表面等[Sasso C，Zeno E，Petit-Conil M，Chaussy D，Belgacem M N，Tapin-Lingua S.Highly conducting polypyrrole/cellulose nanocomposite films withenhanced mechanical properties，Macromolecular Materials and Engineering，2010，10；Razaq A，Nyholm L，Sjodin M，Stromme M，Mihranyan A.Paper-based energy-storagedevices comprising carbon fiber-reinforced polypyrrole-cladophorananocellulose composite electrodes，Advanced Energy Materials，2012，4；杨小平，荣浩鸣，陆泽栋.碳纤维导电复合材料的电学性能研究，材料工程，2000，4]。