[发明专利]一种基于碳纳米材料的核壳结构纤维及其制备方法

摘要

本发明公开了一种基于碳纳米材料的核壳结构纤维及其制备方法，首先，将碳纳米材料均匀分散于有机溶剂中，随后将其与有机硅橡胶均匀混合，制成核层纺丝原液，壳层纺丝原液为纯液态硅橡胶；其次，采用两个注射泵将核层纺丝原液和壳层纺丝原液通过同轴纺丝针头注入凝固浴中固化成形，随后将固化的复合纤维通过洗涤池清洗，并采用收集装置收集。最后，将复合纤维进行干燥处理或者还原处理，便得到连续的核壳结构的复合纤维。本发明制备方法简单，成纤量大，纤维直径可控，制备的核壳结构纤维具有柔性和优良的拉伸特性，克服了现有碳纳米材料复合纤维拉伸率低、力学强度低等缺点，可用于传感器、柔性导线、可穿戴电子设备等领域，具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种基于碳纳米材料的核壳结构纤维的制备方法，其特征在于，纤维结构为采用碳纳米材料‑硅橡胶复合材料的核层(1)，核层(1)外包裹有采用硅橡胶的壳层(2)；制备方法包括以下步骤：步骤一，将碳纳米材料与有机溶剂混合均匀，得到浓度为1～20mg/mL的碳纳米材料有机溶剂悬浮液；步骤二，将碳纳米材料有机溶剂悬浮液与硅橡胶主剂以质量比(0.3:100)～(10:100)混合均匀后，将其加热到有机溶剂沸点直至完全去除有机溶剂，随后冷却至室温，再加入硅橡胶固化剂，搅拌均匀后进行除气处理，得到核层纺丝原液；步骤三，将硅橡胶主剂与固化剂按照所需比例进行混合，搅拌均匀后进行除气处理，得到壳层纺丝原液；步骤四，采用两个注射泵将核层纺丝原液和壳层纺丝原液通过同轴纺丝针头注入90～150℃的凝固浴中，得到核壳结构的复合纤维原丝，随后将其清洗收集后进行干燥处理，便得到连续的核壳结构的复合纤维；同轴纺丝针头包括用于注射核层纺丝原液的内针头和用于注射壳层纺丝原液的外针头，内针头的内径为0.1～2mm，外针头的内径为0.4～2.7mm，核层注射速度为20～300μL/min，壳层注射速度为20～500μL/min；同轴纺丝针头将核层纺丝原液和壳层纺丝原液注入90～150℃的凝固浴中后，停留5～200s；凝固浴采用二甲基硅油。