专利名称：碳纳米管改性纤维线的制造方法及其制造装置的制作方法
技术领域：
本发明属于碳纳米管的加工技术领域，特别涉及一种碳纳米管改性纤维线。
背景技术：
目前，电子纺织品已经成为现实。这种材料将来可应用于生物医学、环境及食品安全领域，例如，监测疾病和人的生命体征；作为生物传感器检测环境与食品安全污染物。但 目前的电子纺织品均不够柔韧、过于刚硬，且布满了电线和传感器，使用起来十分麻烦，同 时亦不适于大规模生产。美国密歇根大学教授尼古拉斯 科托夫和江南大学教授胥传来等 人报告了一种制造电子纤维的新方法在普通棉纤维上涂布碳纳米管和电解质材料。研究 人员将普通的棉线放入碳纳米管溶液当中反复浸渍，再使其干燥。如此反复几次之后，这种 由碳纳米管改性的棉纤维就具有了导电性，而且具有更强的耐久性和柔韧性，在材质上也 更加接近于普通织物。但这样的制造方法工效太低。
发明内容
为了解决上述现有技术工效太低的不足，本发明的目的是提供这样一种碳纳米管 改性纤维线的制造方法和制造装置在不均勻电场的作用下，碳纳米管迅速进入纤维线的 毛细管和吸附在纤维线的外表面，实现碳纳米管与纤维线的结合，制成导电和柔韧的碳纳 米管改性纤维线。本发明这样实现的一种碳纳米管改性纤维线的制造装置，其主要包括容器、单股或多股纤维线、导 线轮和滤板，所述容器内置有碳纳米管悬浮液，容器外置有形成不均勻电场的锥形两极；所 述纤维线绕于导线轮上，置于所述容器内的碳纳米管悬浮液中，并通过所述滤板上相应的 小孔；所述纤维线平行置于锥形两极形成的中心轴线上。一种碳纳米管改性纤维线的制造方法，其包括下述步骤1)将碳纳米管溶于有机溶剂中，并进行超声分散，制得碳纳米管悬浮液；2)盛有悬浮液的容器外，锥形两极通电，形成不均勻电场，干燥的纤维线勻速地进 入悬浮液，勻速地在悬浮液中移动；3)勻速提拉纤维线离开悬浮液液面，并通过滤板上相应的小孔，滤去吸附在纤维 线外的多余的碳纳米管；4)所述纤维线经过电解质溶液的浸泡，即获得碳纳米管改性纤维线。所述纤维线为天然纤维线中的蚕丝纤维线或棉纤维线。所述碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或碳纳米管管束。本发明与现有技术相比的特点是1)、本发明利用不均勻电场，促使处于静电感应状态的碳纳米管快速有效地进入 位于电场最强处纤维线的毛细管中，同时也吸附在纤维线的外表面上，故可以在一次工序 中完成制造碳纳米管改性纤维线的工作，具有较高的工效。
2)、在不均勻电场作用下，纤维线毛细管中，以及吸附在纤维线外表面上的碳纳米管之间的异极紧密相连，故本发明的改性纤维线具有更好的导电性能。3)、由于在纤维线毛细管中充满了碳纳米管，且碳纳米管之间紧密相连，故本发明 的改性纤维线具有比现有技术更高的抗拉强度和韧性，可以做运动防护品，比如做足球运 动员的护腿，那绿茵场上就不会伤情不断了。
附图是本发明制造装置的剖视示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明本发明的制造装置主要包括容器1、单股或多股纤维线2、导线轮3和滤板6，所 述容器1内置有碳纳米管悬浮液4，容器1外置有形成不均勻电场的锥形两极5 ；所述纤维 线2绕于导线轮3上，置于所述容器1内的碳纳米管悬浮液4中，并通过所述滤板6上相应 的小孔；所述纤维线2平行置于锥形两极5形成的中心轴线上。将碳纳米管溶于有机溶剂中，溶剂包括为乙醇、丙酮、正己烷、异丙醇、二甲基甲酰 胺、或1，2_ 二氯乙烷等。在制造本发明的纤维线之前，溶液需经过长时间超声分散，制得碳 纳米管均勻分散的悬浮液4。所用碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或碳纳米管管 束ο纤维线2进入碳纳米管悬浮液4前应处于干燥状态，这样有利于碳纳米管进入纤 维线2的毛细管中。锥形两极5通电，形成不均勻电场，干燥的纤维线沿着图1中右部的滚 轮3勻速地进入悬浮液4中，并在悬浮液4中勻速移动。根据不均勻电场中的导体会自动 趋向电场最强点的性质，在悬浮液中呈静电感应状态的碳纳米管，都从周围场强较弱处迅 速向电场最强的由锥形两极5形成的中心轴线上聚拢，而纤维线2平行于上述中心轴线上； 在不均勻电场的作用下上述碳纳米管立即挤入纤维线2的毛细管中，纤维线2在悬浮液4 勻速地移动中不断地接受碳纳米管挤入毛细管，直至毛细管中挤满碳纳米管。未进入毛细 管的碳纳米管与毛细管中的碳纳米管异极吸引，吸附在纤维线的外表面上，即使在纤维线 离开不均勻电场，提出悬浮液液面，该现象依然存在。由于上述提出悬浮液液面的纤维线表面通常会吸附着一些太多的碳纳米管，可以 通过滤板6上相应的小孔滤去。该相应的小孔的直径可以有选择性地大于上述纤维线的直 径，以保证上述纤维线的表面有足够的碳纳米管包络，保证其有良好的导电性。为了保证将来做成纺织品以后穿着的舒适性，上述纤维线2优选为天然纤维线， 特别是蚕丝纤维线或棉纤维线，而蚕丝纤维线比棉纤维线可以更细，更适合制造较细的碳 纳米管改性纤维线。由于电解质材料能起到了保证碳纳米管在纤维线中稳定的作用；此外，电解质材 料的亲水性也可保证将来做成纺织品以后穿着的舒适性，所以上述纤维线可以在电解质溶 液中经过浸泡，以获得电解质材料的加入。经过上述步骤后，即获得碳纳米管改性纤维线。
权利要求
一种碳纳米管改性纤维线的制造装置，其特征在于主要包括容器、单股或多股纤维线、导线轮和滤板，所述容器内置有碳纳米管悬浮液，容器外置有形成不均匀电场的锥形两极；所述纤维线绕于导线轮上，置于所述容器内的碳纳米管悬浮液中，并通过所述滤板上相应的小孔；所述纤维线平行置于锥形两极形成的中心轴线上。
2.—种碳纳米管改性纤维线的制造方法，其特征在于包括下述步骤1)将碳纳米管溶于有机溶剂中，并进行超声分散，制得碳纳米管悬浮液；2)盛有悬浮液的容器外，锥形两极通电，形成不均勻电场，干燥的纤维线勻速地进入悬 浮液，勻速地在悬浮液中移动；3)勻速提拉纤维线离开悬浮液液面，并通过滤板上相应的小孔，滤去吸附在纤维线外 的多余的碳纳米管；4)所述纤维线经过电解质溶液的浸泡，即获得碳纳米管改性纤维线。
3.如权利要求2所述的碳纳米管改性纤维线的制造方法，其特征在于，所述纤维线为 天然纤维线中的蚕丝纤维线或棉纤维线。
4.如权利要求2所述的碳纳米管改性纤维线的制造方法，其特征在于，所述碳纳米管 为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或碳纳米管管束。
全文摘要
本发明涉及一种碳纳米管改性纤维线的制造方法及其制造装置。其特别之处在于将碳纳米管溶于有机溶剂中，并进行超声分散，制得碳纳米管悬浮液；纤维线浸于所述悬浮液中，锥形两极通电，形成不均匀电场；提拉所述纤维线离开所述悬浮液液面，即可获得碳纳米管改性纤维线。本发明与现有技术相比的特点是利用不均匀电场，促使处于静电感应状态的碳纳米管快速有效地进入位于电场最强处天然纤维线的毛细管中，同时也吸附在天然纤维线的外表面上，故可以在一次工序中完成制造碳纳米管改性纤维线的工作，具有较高的工效。
文档编号D06M101/06GK101845750SQ20101016272
公开日2010年9月29日 申请日期2010年4月30日 优先权日2010年4月30日
发明者冯静 申请人:冯静