氰酸酯反应lh，然后加入3g木质素反应3h，过滤、干燥后得到改性碳纳米管(木质素接枝量为碳纳米管质量的5% )。
[0038](2)将木质素溶于pH = 12的NaOH溶液中，经陶瓷膜过滤设备(过滤精度为0.14 μ m)过滤后加硫酸至pH = 2沉淀，反复用水清洗后干燥得到纯化木质素，将495g木质素粉末和5g改性碳纳米管粉末充分混合，将所得的混合物经双螺杆造粒机造粒得到木质素/碳纳米管复合母粒，螺杆五区温度分别为190°C、210°C、230°C、230°C和225°C。将干燥后的复合母粒加入熔融纺丝机中进行纺丝得到木质素/碳纳米管复合纤维，纺丝温度为190?240°C，计量栗转速为20rpm，规格为1.8cc/r,喷丝板规格为0.18mmX 12f，纺丝速度为100m/min，牵伸倍数为1.1倍。
[0039](3)将木质素/碳纳米管复合纤维先以升温速率为0.25°C /min升温到280°C进行预氧化，预氧化时间为60min，然后以升温速率3°C /min升温到1000°C进行碳化，碳化时间为lOmin，得到碳纳米管增强木质素基碳纤维
[0040]所得碳纤维纤维直径为46 μ m，断裂强度为0.45GPa，断裂模量为32GPa。
[0041]实施例3
[0042]—种碳纳米管增强木质素基碳纤维的制备方法，具体步骤为:
[0043](1)将8g碳纳米管(羟基质量含量1.5%)加入300ml三氯甲烷中，超声分散40min (超声功率120W，超声频率40KHz)，先在50°C下加入5ml甲苯2，4_ 二异氰酸酯反应lh，然后加入5g木质素反应4h，过滤、干燥后得到改性碳纳米管(木质素接枝量为碳纳米管质量的5% )。
[0044](2)将木质素溶于pH = 12的NaOH溶液中，经陶瓷膜过滤设备(过滤精度为0.14 μ m)过滤后加硫酸至pH = 2沉淀，反复用水清洗后干燥得到纯化木质素，将490g木质素粉末和10g改性碳纳米管粉末充分混合，将所得的混合物经双螺杆造粒机造粒得到木质素/碳纳米管复合母粒，螺杆五区温度分别为190°C、210°C、220°C、225°C和230°C。将干燥后的复合母粒加入熔融纺丝机中进行纺丝得到木质素/碳纳米管复合纤维，纺丝温度为190?250°C，计量栗转速为20rpm，规格为1.8cc/r,喷丝板规格为0.18mmX 12f，纺丝速度为100m/min，牵伸倍数为1.1倍。
[0045](3)将木质素/碳纳米管复合纤维先以升温速率为0.3°C /min升温到280°C进行预氧化，预氧化时间为60min，然后以升温速率5°C /min升温到1000°C进行碳化，碳化时间为20min，得到碳纳米管增强木质素基碳纤维。
[0046]所得碳纤维纤维直径为60 μ m，断裂强度为0.52GPa，断裂模量为40GPa。
[0047]实施例4
[0048]—种碳纳米管增强木质素基碳纤维的制备方法，具体步骤为:
[0049](1)将12g碳纳米管(羟基质量含量1.5%)加入300ml三氯甲烷中，超声分散40min (超声功率120W，超声频率40KHz)，先在50°C下加入8ml4，4’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯反应lh，然后加入8g木质素反应4h，过滤、干燥后得到改性碳纳米管(木质素接枝量为碳纳米管质量的4% )。
[0050](2)将木质素溶于pH = 12的NaOH溶液中，经陶瓷膜过滤设备(过滤精度为0.14 μ m)过滤后加硫酸至pH = 2沉淀，反复用水清洗后干燥得到纯化木质素，将485g木质素粉末和15g改性碳纳米管粉末充分混合，将所得的混合物经双螺杆造粒机造粒得到木质素/碳纳米管复合母粒，螺杆五区温度分别为190°C、210°C、220°C、225°C和230°C。将干燥后的复合母粒加入熔融纺丝机中进行纺丝得到木质素/碳纳米管复合纤维，纺丝温度为190?250°C，计量栗转速为20rpm，规格为1.8cc/r,喷丝板规格为0.18mmX 12f，纺丝速度为100m/min，牵伸倍数为1.1倍。
[0051](3)将木质素/碳纳米管复合纤维先以升温速率为0.3°C /min升温到280°C进行预氧化，预氧化时间为60min，然后以升温速率5°C /min升温到1000°C进行碳化，碳化时间为20min，得到碳纳米管增强木质素基碳纤维。
[0052]所得碳纤维纤维直径为53 μ m，断裂强度为0.42GPa，断裂模量为32GPa。
【主权项】
1.一种碳纳米管增强木质素基碳纤维的制备方法，其特征在于，包括: 步骤1:将碳纳米管分散于有机溶剂中，先加入异氰酸酯在10?80°C反应1?5h，然后加入木质素在10?80°C反应1?5h，过滤、干燥后得到改性碳纳米管； 步骤2:将纯化后的木质素与步骤1得到的改性碳纳米管混合，将所得的混合物在180?250°C下经双螺杆造粒机造粒得到木质素/碳纳米管复合母粒，将木质素/碳纳米管复合母粒加入熔融纺丝机中进行纺丝，得到木质素/碳纳米管复合纤维； 步骤3:将木质素/碳纳米管复合纤维经预氧化和碳化得到碳纳米管增强木质素基碳纤维。2.如权利要求1所述的碳纳米管增强木质素基碳纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中的有机溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃和二甲基亚砜中的一种或多种。3.如权利要求1所述的碳纳米管增强木质素基碳纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种。4.如权利要求1所述的碳纳米管增强木质素基碳纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中的木质素为硫酸盐木质素、木质素磺酸盐、有机溶剂提取木质素、酶解木质素和爆破木质素中的一种或多种。5.如权利要求1所述的碳纳米管增强木质素基碳纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中的碳纳米管为表面含有羧基或羟基的碳纳米管，直径为5-50nm，长度为5-50 μmD6.如权利要求1所述的碳纳米管增强木质素基碳纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中碳纳米管、异氰酸酯和木质素的质量比为1: 0.1?5: 0.1?5。7.如权利要求1所述的碳纳米管增强木质素基碳纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中的纺丝温度为190?260°C，纺丝速度为50?2000m/min，牵伸倍数为1?5倍。8.如权利要求1所述的碳纳米管增强木质素基碳纤维的制备方法，其特征在于，所述的改性碳纳米管为接枝木质素的碳纳米管，其接枝量为碳纳米管质量的0.5%?30%。9.如权利要求1所述的碳纳米管增强木质素基碳纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中改性碳纳米管的添加量为混合物总质量的0.1%?10%。10.如权利要求1所述的碳纳米管增强木质素基碳纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中的预氧化的具体步骤为:将木质素/碳纳米管复合纤维以升温速率为0.05?5°C /min升温到260?320°C进行预氧化，预氧化时间为10?120min ;所述的步骤3中的碳化的具体步骤为:将木质素/碳纳米管复合纤维以升温速率2?10°C /min升温到1000?2500°C进行碳化，碳化时间为lOmin?32h。
【专利摘要】本发明提供了一种碳纳米管增强木质素基碳纤维的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：将碳纳米管分散于有机溶剂中，先加入异氰酸酯在10～80℃反应1～5h，然后加入木质素在10～80℃反应1～5h，过滤、干燥后得到改性碳纳米管；步骤2：将纯化后的木质素与步骤1得到的改性碳纳米管混合，将所得的混合物在180～250℃下经双螺杆造粒机造粒得到木质素/碳纳米管复合母粒，将木质素/碳纳米管复合母粒加入熔融纺丝机中进行纺丝，得到木质素/碳纳米管复合纤维；步骤3：将木质素/碳纳米管复合纤维经预氧化和碳化得到碳纳米管增强木质素基碳纤维。本发明中的碳纳米管增强木质素基碳纤维的界面相容性好，碳纳米管添加量少，分散均匀，力学强度高。
【IPC分类】D01D5/08, D01F9/17
【公开号】CN105350114
【申请号】CN201510866749
【发明人】朱美芳, 王世超, 李妍, 殷二强, 周哲
【申请人】东华大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月1日