专利名称：一种添加碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液的制备方法
技术领域：
本发明属聚乙烯醇纺丝原液的制备领域，特别是涉及一种添加碳纳米管的聚乙烯醇纺 丝原液的制备方法。
背景技术：
聚乙烯醇(PVA)是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物，性能介于塑料和橡胶之 间。聚乙烯醇树脂系列产品系白色固体，外型分絮状、颗粒状、粉状三种；无毒无味、无 污染，可在80 9(TC水中溶解。其水溶液有很好的粘接性和成膜性；能耐油类、润滑剂和 烃类等大多数有机溶剂；具有长链多元醇酯化、醚化、縮醛化等化学性质。主要用于纺织 行业经纱浆料、织物整理剂、维尼纶纤维原料；由于PVA具有独特的强力粘接性、皮膜柔 韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、保护胶体性、气体阻绝性、耐磨性以及经特殊处理具 有的耐水性，因此除了作纤维原料外，还被大量用于生产涂料、粘合剂、纸品加工剂、乳 化剂、分散剂、薄膜等产品，应用范围遍及纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸、 印刷、农业、钢铁、高分子化工等行业。
自从日本NEC公司基础研究实验室电镜专家IiJima在高分辨透射电子显微镜下检验 C60意外发现碳管，其独特的结构、性能和巨大的应用前景吸引了各国众多科学家的兴趣， 在世界范围内掀起了一股碳纳米管热。碳纳米管具有特殊的电磁效应，表现出较强的宽带 吸收性能，而且具有比重小、高温抗氧化、介电性能可调、稳定性好等优点。由于碳纳米 管中碳原子采取SP2杂化，相比SP3杂化，SP2杂化中S轨道成分比较大，使碳纳米管具 有高模量、高强度。其独特的结构是理想的一维模型材料;巨大的长径比使其有望用作坚韧 的碳纤维，其强度为钢的100倍，重量则只有钢的l/6;它的弹性模量可达lTPa，与金刚 石的弹性模量相当，约为钢的5倍。碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。 若将以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料，可使复合材料表现出良好的强度、 弹性、抗疲劳性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善。
众所周知，纳米粒子本身比表面积大，易发生团聚现象，影响材料性能。要制备出性 能优良的碳纳米管/高聚物复合材料，改善碳纳米管的团聚现象，增强碳纳米管与高聚物基 体界面间的作用力，使碳纳米管的均匀分散成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种添加碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液的制备方 法，该制备方法工艺操作简单，成本低，对环境友好，生产安全，实现工业化生产；制备得到分散均匀、性质稳定的含碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液。
本发明的一种添加碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液的制备方法，包括
(1) 将非离子表面活性剂溶于去离子水，制备得到浓度为0.01 20wtn/。的非离子表面活性 剂水溶液，然后按每升溶液0.02g-10g碳纳米管的比例进行混合，得到分散均匀，性质稳 定的碳纳米管预分散液；
(2) 将聚乙烯醇溶于步骤(1)碳纳米管预分散液，得到固含量为1 60wt。/。的含碳纳米管 的聚乙烯醇纺丝原液。
所得纺丝液通过孔径0.02 2mm的喷丝孔纺丝成型。
所述步骤(1)中非离子表面活性剂选自HLB34.5的壬基撑聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧 乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯(9-10)醚(Triton X-IOO)、 C6-2o脂肪胺聚氧乙烯醚、多元醇聚 氧丙烯聚氧乙烯醚、十二醇聚氧乙烯醚、辛基甲酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、环氧 乙烷加成物(ScurolC)、聚乙烯醇、烷芳基聚乙二醇醚、乙二醇、甘油、丁醇、聚氧乙烯 中的一种或几种。
所述步骤(1)中的碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或定向多壁碳纳米管，
外径为2~100nm，长度2~30|am。
所述步骤(2)中的聚乙烯醇分子量为80000-180000，醇解度为75-99.9%。 所述步骤(2)中添加碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液，碳纳米管占聚乙烯醇的
0.001-10wt%。
有益效果
本发明选用的非离子表面活性剂，能使碳纳米管均匀分散，制备得到分散均匀、性质 稳定的含碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液，同时本发明中含碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液制 备方法工艺操作简单，成本低，对环境友好，生产安全，实现工业化生产。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而 不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
实施例1
将聚乙烯醇5g、碳纳米管0.01g加入500ml非离子表面活性剂水溶液中，得到均匀的 含纳米粒子的聚乙烯醇纺丝原液。实施例2
将聚乙烯醇200g、碳纳米管0.002g加入500ml非离子表面活性剂水溶液中，得到均 匀的含纳米粒子的聚乙烯醇纺丝原液。
实施例3
将聚乙烯醇50g、碳纳米管5g加入500ml非离子表面活性剂水溶液中，得到均匀的含 纳米粒子的聚乙烯醇纺丝原液。
权利要求
1.一种添加碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液的制备方法，包括(1)将非离子表面活性剂溶于去离子水，制备得到浓度为0.01～20wt％的非离子表面活性剂水溶液，然后按每升溶液0.02g-10g碳纳米管的比例进行混合，得到分散均匀，性质稳定的碳纳米管预分散液；(2)将聚乙烯醇溶于步骤(1)碳纳米管预分散液，得到固含量为1～60wt％的含碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液。
2. 根据权利要求1所述的一种添加碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液的制备方法，其特征在于 所述步骤(1)中非离子表面活性剂选自HLB34.5的壬基撑聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯 醚、辛基酚聚氧乙烯(9-10)醚TritonX-lOO、 (^6-2()脂肪胺聚氧乙烯醚、多元醇聚氧丙烯聚 氧乙烯醚、十二醇聚氧乙烯醚、辛基甲酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、环氧乙垸加成 物ScurolC、聚乙烯醇、垸芳基聚乙二醇醚、乙二醇、甘油、丁醇、聚氧乙烯中的一种或 几种。
3. 根据权利要求1所述的一种添加碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液的制备方法，其特征在于 所述步骤(1)中的碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或定向多壁碳纳米管，外径 为2 100nrn，长度2 30pm。
4. 根据权利要求1所述的一种添加碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中的聚乙烯醇分子量为80000-180000，醇解度为75-99.9%。
5. 根据权利要求1所述的一种添加碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液的制备方法，其特征在于 所述步骤(2)中添加碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液，碳纳米管占聚乙烯醇的0.001-10wt。/0。
6. 根据权利要求1所述的一种添加碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液的制备方法，其特征在于 所述步骤(2)制得的纺丝原液通过孔径0.02 2mm的喷丝孔纺丝成型。
全文摘要
本发明涉及一种添加碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液的制备方法，包括(1)将非离子表面活性剂溶于去离子水，制备得到浓度为0.01～20wt％的非离子表面活性剂水溶液，然后与碳纳米管混合，得到分散均匀，性质稳定的碳纳米管预分散液；(2)将聚乙烯醇溶于步骤(1)碳纳米管预分散液，得到固含量为1～60wt％的含碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液。本发明的制备方法工艺操作简单，成本低，对环境友好，生产安全，实现工业化生产；制备得到分散均匀、性质稳定的含碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液。
文档编号D01F1/10GK101586259SQ200910053649
公开日2009年11月25日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者昊 俞, 刘晶晶, 朱美芳, 陈彦模 申请人:东华大学