[发明专利]一种具有三维空腔结构的沥青基碳纳米纤维多级无纺布的制备方法及应用

权利要求书

1.一种具有三维空腔结构的沥青基碳纳米纤维多级无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1) 将功能纳米材料与分散剂按照质量比100:1-20混合均匀，加入到球磨机中研磨，得到适用于沥青熔喷纺丝的功能性添加剂；

(2) 将适用于沥青熔喷纺丝的功能性添加剂与沥青材料按照质量比1:10-100混合均匀后通过螺杆挤出机共混造粒制备沥青熔喷母粒；

(3) 将沥青熔喷母粒加入到熔喷纺丝机中形成熔体，熔体通过喷丝孔挤出，经空气冷却固化后形成初生沥青纤维网；

(4) 将初生沥青纤维网经过碱洗、水洗处理后，再进行预氧化、牵伸碳化和石墨化热处理，最终制成具有三维空腔结构的沥青基碳纳米纤维多级无纺布；

步骤（1）所述纳米材料为石墨烯或碳纳米管。

2.根据权利要求1所述具有三维空腔结构的沥青基碳纳米纤维多级无纺布的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述分散剂为硬脂酸、聚氧乙烯辛基苯酚醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述具有三维空腔结构的沥青基碳纳米纤维多级无纺布的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述沥青材料为煤基沥青、石油基沥青、橡胶沥青中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述具有三维空腔结构的沥青基碳纳米纤维多级无纺布的制备方法，其特征在于，步骤（2）螺杆挤出机为双螺杆挤出机或单螺杆挤出机。

5.根据权利要求1所述具有三维空腔结构的沥青基碳纳米纤维多级无纺布的制备方法，其特征在于，步骤（4）预氧化、牵伸碳化和石墨化热处理的具体方法为：

A. 预氧化：使用具有氧化性的浓酸在超声辅助下处理0.5-10h，而后从酸浴中捞出无纺布，并在空气中迅速加热至200-500℃，并保持0.5-1.5h；

B. 牵伸碳化：预氧化后的无纺布在大于85千帕的高压惰性气体的保护下迅速升温至1200℃以上，并保持0.5-10h；

C. 石墨化：牵伸碳化后进一步升温至大于2000℃并保持0.5-10h，以提高产品的石墨化程度，最后进行超声波水洗除去杂质，干燥后得到终产品。

6.根据权利要求5所述具有三维空腔结构的沥青基碳纳米纤维多级无纺布的制备方法，其特征在于，步骤A和步骤B中升温速度大于10℃/min。

7.根据权利要求5所述具有三维空腔结构的沥青基碳纳米纤维多级无纺布的制备方法，其特征在于，步骤A中，浓酸为98%浓硫酸、85%浓磷酸、68%浓硝酸中的一种或多种。

8.一种应用权利要求1-7任意一项具有三维空腔结构的沥青基碳纳米纤维多级无纺布制备方法得到的无纺布，可作为载体应用于空气过滤材料、催化材料或者吸附材料使用。