[发明专利]一种高韧性碳纳米纤维增强无纺布的制备方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及无纺布技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明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。