一種新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe₃O₄納米顆粒復(fù)合纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe3O4納米顆粒復(fù)合纖維及其制備方法。所述復(fù)合纖維包括以下重量份的組分：89.6?99.45份纖維素，0.5?10份羥基化多壁碳納米管，0.05?0.4份Fe3O4納米顆粒；通過上述原料通過溶劑法制備。本發(fā)明方法可在常溫下分散羥基化多壁碳納米，并進而可以常溫溶解纖維素，制備條件溫和，流程簡便。本發(fā)明依靠靜電力和氫鍵使羥基化多壁碳納米管/Fe3O4納米顆粒均勻附著在纖維素中，所得再生纖維素復(fù)合纖維性能穩(wěn)定，質(zhì)地均一，相較于傳統(tǒng)再生纖維素纖維強度更高，同時具有導(dǎo)電性，磁性能，可以作為可降解纖維應(yīng)用在許多領(lǐng)域。
【專利說明】
一種新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe3〇4納米顆粒復(fù)合纖 維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe3〇4納米 顆粒復(fù)合纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 再生纖維素纖維是常見的生物基可降解纖維，由于其材料來源廣泛，可以再生，隨 著人們對環(huán)保認識的提高，越來越受到人們的重視。再生纖維素纖維目前廣泛應(yīng)用在各種 紡織品，輪胎簾子線、運輸帶等工業(yè)用品，但由于再生纖維素纖維強度較低，功能單一，也限 制了其使用，目前已經(jīng)有很多研究著力于開發(fā)具有特殊功能優(yōu)良性能的再生纖維素纖維， 其中，使用納米顆粒與纖維素共混制備新型再生纖維素材料已經(jīng)有了一定進展。
[0003] 碳納米管，又名巴基管，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)(徑向尺寸為納米量級，軸向尺寸為 微米量級，管子兩端基本上都封口）的一維量子材料。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原 子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離，約〇.34nm，直徑一般為2~ 20nm，長度約10-100μπι。碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許 多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應(yīng) 用前景也不斷地展現(xiàn)出來。目前以碳納米管作為添加劑已經(jīng)制備了多種復(fù)合材料。碳納米 管復(fù)合材料普遍擁有很好的力學(xué)強度，良好的導(dǎo)電性能。四氧化三鐵(Fe 304)是一種重要的 尖晶石類鐵氧體，是應(yīng)用最為廣泛的軟磁性材料之一，常用作記錄材料、顏料、磁流體材料， 催化劑，磁性高分子微球和電子材料等，其在生物技術(shù)領(lǐng)域和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域亦有著很好的應(yīng)用 前景。與普通的Fe 304相比，F(xiàn)e304納米顆粒表現(xiàn)出常規(guī)Fe30 4所不具備的一些特性，如超順磁 性、小尺寸效應(yīng)和量子隧道效應(yīng)等，這些特性使得使用納米Fe30 4制備復(fù)合材料的研究備受 矚目。
[0004] 使用碳納米管/Fe304納米顆粒作為添加劑制備復(fù)合再生纖維素纖維可以發(fā)揮這兩 種納米材料的優(yōu)異特性，增強再生纖維素強度，同時賦予復(fù)合纖維導(dǎo)電導(dǎo)磁功能，所以開發(fā) 纖維素/碳納米管/Fe 304納米顆粒復(fù)合纖維具有重要意義。目前常見的再生纖維素纖維主要 為粘膠纖維與羅塞爾纖維，由于這兩種工藝使用的纖維素溶解方法無法有效分散納米材 料，使得再生纖維素復(fù)合纖維的制備受到了一定限制。使用由于季銨鹽/極性非質(zhì)子溶劑體 系本身具有兩親性，在對纖維素擁有良好溶解性的同時可以很好的分散碳納米管，使得制 備纖維素/碳納米管/Fe 3〇4復(fù)合纖維成為可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe304納米顆粒復(fù)合纖維及其 制備方法。這種復(fù)合纖維相較于普通再生纖維素纖維具有更高的強度，一定導(dǎo)電性和磁性 能?？梢詮V泛的應(yīng)用在電磁材料，紡織材料，防靜電材料，過濾材料等。
[0006] 本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0007] 一種新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe3〇4納米顆粒復(fù)合纖維，包括以下重量份 的組分:89.6-99.45份纖維素，0.5-10份羥基化多壁碳納米管，0.05-0.4份Fe 3〇4納米顆粒。
[0008] 優(yōu)選地，所述新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe3〇4納米顆粒復(fù)合纖維，包括以 下重量份的組分:90-99.1份纖維素，0.8-9.9份羥基化多壁碳納米管，0.1-0.2份Fe 3〇4納米 顆粒。
[0009] 進一步優(yōu)選地，所述新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe3〇4納米顆粒復(fù)合纖維， 包括以下重量份的組分:95份纖維素，4.9份羥基化多壁碳納米管，0.1份Fe3〇4納米顆粒。 [0010]優(yōu)選地，所述新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe 304納米顆粒復(fù)合纖維，其組分 總重量為100份。
[0011]本發(fā)明所述重量份可以是yg、mg、g、kg等本領(lǐng)域公知的重量單位，也可以是其倍 數(shù)，如1/10、1/100、10 倍、100 倍等。
[0012] 優(yōu)選地，所述纖維素為纖度30-60dtex的再生復(fù)合纖維。
[0013] 優(yōu)選地，所述纖維素的原料為植物溶解級漿柏;進一步優(yōu)選地，其植物原料來源為 桉木，樺木，棉中的一種或幾種。
[0014] 優(yōu)選地，所述羥基化多壁碳納米管的長度為5-50μπι。
[0015] 優(yōu)選地，所述Fe3〇4納米顆粒的粒徑為15_20nm。
[0016]優(yōu)選地，所述新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe3〇4納米顆粒復(fù)合纖維的纖度為 30_60dtex，直徑40-60微米。
[0017]本發(fā)明所述羥基化多壁碳納米管、Fe3〇4納米顆粒可按現(xiàn)有技術(shù)制備，或購自商品 化產(chǎn)品。
[0018] 本發(fā)明還提供上述新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe3〇4納米顆粒復(fù)合纖維的 制備方法，包括以下步驟：
[0019] 將羥基化多壁碳納米管分散在季銨鹽/極性非質(zhì)子溶劑的混合溶劑中，制得羥基 化多壁碳納米管分散液;然后向其中加入纖維素，溶解后制得復(fù)合纖維紡絲原液;使用二甲 基亞砜乳化分散Fe 304納米顆粒，制得Fe304納米顆粒分散液;然后使用紡前注射法將所述 Fe304納米顆粒分散液加入到所述復(fù)合纖維紡絲原液中，采用干噴濕法制得所述新型纖維 素/羥基化多壁碳納米管/Fe 3〇4納米顆粒復(fù)合纖維。
[0020] 上述制備方法，其中：
[0021] 優(yōu)選地，所述羥基化多壁碳納米管分散液中羥基化多壁碳納米管的質(zhì)量濃度為 0·1%-1·0%〇
[0022] 優(yōu)選地，所述季銨鹽為四丁基醋酸銨，四丁基氟化銨，四丁基硫酸銨等中的一種或 幾種。
[0023] 優(yōu)選地，所述極性非質(zhì)子溶劑為1，3_二甲基-2-咪唑啉酮;N，N_二甲基甲酰胺;N， N-二甲基乙酰胺等中的一種或幾種。
[0024] 優(yōu)選地，所述季銨鹽/極性非質(zhì)子溶劑的混合溶劑中所述季銨鹽與極性非質(zhì)子溶 劑的質(zhì)量比為(20-25): (75-80)。
[0025] 進一步地，上述制備方法具體包括以下步驟：
[0026] (a)將羥基化多壁碳納米管加入到季銨鹽/極性非質(zhì)子溶劑的混合溶劑中，功率 800-1200W超聲分散均勻，制得羥基化多壁碳納米管分散液；
[0027] (b)向步驟(a)制得的分散液中加入其重量8 %-12 %的植物溶解級漿柏，45°C-50 °C下攪拌均勻，真空脫泡，制得復(fù)合纖維紡絲原液；
[0028] (c)將Fe3〇4納米顆粒加入到二甲基亞砜中，乳化分散，制得質(zhì)量濃度1%_3%的 Fe3〇4納米顆粒分散液；
[0029] (d)將步驟(b)制得的復(fù)合纖維紡絲原液轉(zhuǎn)移到干噴濕法紡絲設(shè)備中，將步驟(c) 制得的Fe 3〇4納米顆粒分散液加入到紡前注射栗，采用干噴濕法進行紡絲；紡絲溫度25-35 °C，紡絲速度20-45m/min，凝固浴為水，凝固浴溫度25-35°C，制得復(fù)合纖維原絲;優(yōu)選地，所 述復(fù)合纖維紡絲原液流量9.98mL/min，F(xiàn)e3〇4納米顆粒分散液流量0.5mL/min;
[0030] (e)將步驟（d)制得的復(fù)合纖維原絲進行拉伸，拉伸速率25-50m/min，拉伸倍數(shù) 1.2-1.3，拉伸浴為水，拉伸溫度15-25Γ，制得拉伸后的復(fù)合纖維原絲；
[0031] (f)將步驟(e)制得的拉伸后的復(fù)合纖維原絲進行熱輥干燥，熱輥溫度120-150°c， 干燥至纖維含水率< 3%，即得所述新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe304納米顆粒復(fù)合 纖維。
[0032] 上述制備方法步驟(a)可在室溫(一般15-25Γ)條件下進行。一般超聲分散時間可 為5-10分鐘。
[0033]本發(fā)明的有益效果：
[0034] 本發(fā)明所提供的新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe304納米顆粒復(fù)合纖維，采用 纖維素、羥基化多壁碳納米管以及Fe 304納米顆粒為原料通過溶劑法制備，其中作為集體的 纖維素是一種儲量豐富的可再生資源具有綠色、環(huán)保等優(yōu)勢；而作為添加劑的羥基化多壁 碳納米管與Fe 3〇4納米顆粒具有良好的導(dǎo)電性、磁性能，這兩種納米材料的添加可以有效提 高再生纖維素纖維的機械性能，同時賦予纖維導(dǎo)電性能以及磁性能。
[0035] 本方法使用的季銨鹽/極性非質(zhì)子溶劑的混合溶劑可以在常溫下分散羥基化多壁 碳納米，并進而可以常溫溶解纖維素，制備條件溫和，流程簡便。本發(fā)明依靠靜電力和氫鍵 使羥基化多壁碳納米管/Fe 304納米顆粒均勻附著在纖維素中，所得再生纖維素復(fù)合纖維性 能穩(wěn)定，質(zhì)地均一，相較于傳統(tǒng)再生纖維素纖維強度更高。
[0036] 本發(fā)明所述的復(fù)合纖維具有更高的強度，一定導(dǎo)電性和磁性能，可廣泛用于導(dǎo)電 材料、隔熱紡織材料、防靜電材料、過濾材料、吸波材料等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0037]圖1為實施例1制得的新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe304納米顆粒復(fù)合纖維 的掃描電鏡(SEM)圖。
[0038]圖2為實施例2制得的新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe304納米顆粒復(fù)合纖維 的掃描電鏡(SEM)圖。
[0039] 圖3為對比例1制得的纖維素/多壁碳納米管復(fù)合纖維的掃描電鏡(SEM)圖。
[0040] 圖4為對比例2制得的纖維素/Fe3〇4納米顆粒復(fù)合纖維的掃描電鏡(SEM)圖。
【具體實施方式】
[0041] 以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例中未注明具體 技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻所描述的技術(shù)或條件，或者按照產(chǎn)品說明書進行。所用 試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可通過正規(guī)渠道商購買得到的常規(guī)產(chǎn)品。
[0042] 實施例1
[0043] -種新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe304納米顆粒復(fù)合纖維，包括以下重量份 的組分:95份纖維素，4.9份羥基化多壁碳納米管(長度5-5(^!11)，0.1份? 63〇4納米顆粒(粒徑 15-20nm)。該新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe3〇 4納米顆粒復(fù)合纖維的制備方法包括以 下步驟：
[0044] (a)將質(zhì)量為0.49g的羥基化多壁碳納米管加入到90g季銨鹽/極性非質(zhì)子溶劑的 混合溶劑中，季銨鹽使用四丁基醋酸銨(TBAA)，助溶劑使用1，3_二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)， 混合溶劑中TBAA與DMI的質(zhì)量比例為比1:4，在室溫25 °C下超聲分散，超聲功率1000W，時間5 分鐘;制得羥基化多壁碳納米管分散液；
[0045] (b)向步驟(a)制得的分散液中加入9.5g的桉木漿柏（α-纖維素含量94 %，DP = 632)，45°C下攪拌2小時，真空脫泡2小時，制得復(fù)合纖維紡絲原液。
[0046] (c)將0.2g的Fe3〇4納米顆粒加入到9.8g二甲基亞砜中，高速乳化分散，制得Fe 3〇4 納米顆粒分散液。
[0047] (d)將步驟(b)得到的復(fù)合纖維紡絲原液轉(zhuǎn)移到干噴濕法紡絲設(shè)備中，將步驟(c) 得到的Fe304納米顆粒分散液加入到紡前注射栗，使用干噴濕法進行紡絲，所述復(fù)合纖維紡 絲原液流量9.99mL/min，F(xiàn)e3〇4納米顆粒分散液流量0.5mL/min，紡絲溫度25-35 °C，紡絲速度 24m/min，凝固浴為水，凝固浴溫度25-35Γ，得到復(fù)合纖維原絲。
[0048] (e)將步驟(d)得到的復(fù)合纖維原絲進行拉伸，拉伸速率30m/min，拉伸倍數(shù)1.25， 拉伸浴為水，拉伸溫度25°C，得到拉伸后的復(fù)合纖維原絲。
[0049] (f)將步驟(e)得到的拉伸后的復(fù)合纖維原絲進行熱輥干燥，熱輥溫度150°C，干燥 至纖維含水率< 3%，即得所述新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe304納米顆粒復(fù)合纖維。
[0050] 本實施例制得的新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe3〇4納米顆粒復(fù)合纖維呈有 光澤的黑色，纖維纖度40-50dtex，纖維強度約3.3 ± 0.3cNdtex，電導(dǎo)率約3.2 ± 0.4 X 10-4/ cm-1，飽和磁化強度約3.7 ± 0.2emu/g。其掃描電鏡(SEM)圖見圖1。
[0051 ] 實施例2
[0052] 一種新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe304納米顆粒復(fù)合纖維，包括以下重量份 的組分:89.8份纖維素，10份羥基化多壁碳納米管（長度5-5μπι)，0.2份Fe3〇4顆粒納米顆粒 (粒徑 15-20nm)〇
[0053]該新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe304納米顆粒復(fù)合纖維的制備方法包括以 下步驟：
[0054] a)將質(zhì)量為l.OOg的羥基化多壁碳納米管加入到90g季銨鹽/極性非質(zhì)子溶劑的混 合溶劑中，季銨鹽使用四丁基醋酸銨(TBAA)，助溶劑使用1，3_二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)，混 合溶劑中TBAA與DMI的質(zhì)量比例為比1:4，在室溫25 °C下超聲分散，超聲功率1200W，時間10 分鐘;制得羥基化多壁碳納米管分散液；
[0055] (b)向步驟(a)制得的分散液中加入8.98g的桉木漿柏（α-纖維素含量94 %，DP = 632)，45°C下攪拌2小時，真空脫泡2小時，制得復(fù)合纖維紡絲原液。
[0056] (c)將0.2g的Fe3〇4納米顆粒加入到9.8g二甲基亞砜中，高速乳化分散，制得Fe 3〇4 納米顆粒分散液。
[0057] (d)將步驟(b)得到的復(fù)合纖維紡絲原液轉(zhuǎn)移到干噴濕法紡絲設(shè)備中，將步驟(c) 得到的Fe304納米顆粒分散液加入到紡前注射栗，使用干噴濕法進行紡絲，所述復(fù)合纖維紡 絲原液流量9.98mL/min，F(xiàn)e3〇4納米顆粒分散液流量lmL/min，紡絲溫度25-35°C，紡絲速度 24m/min，凝固浴為水，凝固浴溫度25-35Γ，得到復(fù)合纖維原絲。
[0058] (e)將步驟(d)得到的復(fù)合纖維原絲進行拉伸，拉伸速率30m/min，拉伸倍數(shù)1.25， 拉伸浴為水，拉伸溫度25°C，得到拉伸后的復(fù)合纖維原絲。
[0059] (f)將步驟(e)得到的拉伸后的復(fù)合纖維原絲進行熱輥干燥，熱輥溫度150°C，干燥 至纖維含水率< 3%，即得所述新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe304納米顆粒復(fù)合纖維。
[0060] 本實施例制得的新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe3〇4納米顆粒復(fù)合纖維呈有 光澤的黑色，纖維纖度45-50dtex，纖維強度2.7 ±0.2cN/dtex，電導(dǎo)率約3.5 ± 0.3 X 10-4/ cm-1，飽和磁化強度7.2 ± 0.2emu/g。其掃描電鏡(SEM)圖見圖2。
[0061 ] 實施例3
[0062] -種新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe304納米顆粒復(fù)合纖維，包括以下重量份 的組分:99.1份纖維素，0.8份羥基化多壁碳納米管(長度5-50μπι)，0.1份Fe 3〇4納米顆粒(粒 徑15-20nm)〇
[0063] a)將質(zhì)量為0.80g的羥基化多壁碳納米管加入到90g季銨鹽/極性非質(zhì)子溶劑的混 合溶劑中，季銨鹽使用四丁基醋酸銨(TBAA)，助溶劑使用1，3_二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)，混 合溶劑中TBAA與DMI的質(zhì)量比例為比1:4，在室溫25 °C下超聲分散，超聲功率1200W，時間10 分鐘;制得羥基化多壁碳納米管分散液；
[0064] (b)向步驟(a)制得的分散液中加入9.91 g的桉木漿柏（α-纖維素含量94 %，DP = 632)，45°C下攪拌2小時，真空脫泡2小時，制得復(fù)合纖維紡絲原液。
[0065] (c)將0.2g的Fe3〇4納米顆粒加入到9.8g二甲基亞砜中，高速乳化分散，制得Fe 3〇4 納米顆粒分散液。
[0066] (d)將步驟(b)得到的復(fù)合纖維紡絲原液轉(zhuǎn)移到干噴濕法紡絲設(shè)備中，將步驟(c) 得到的Fe304納米顆粒分散液加入到紡前注射栗，使用干噴濕法進行紡絲，所述復(fù)合纖維紡 絲原液流量9.98mL/min，F(xiàn)e3〇4納米顆粒分散液流量0.5mL/min，紡絲溫度25-35 °C，紡絲速度 24m/min，凝固浴為水，凝固浴溫度25-35Γ，得到復(fù)合纖維原絲。
[0067] (e)將步驟⑷得到的復(fù)合纖維原絲進行拉伸，拉伸速率30m/min，拉伸倍數(shù)1.25， 拉伸浴為水，拉伸溫度25°C，得到拉伸后的復(fù)合纖維原絲。
[0068] (f)將步驟(e)得到的拉伸后的復(fù)合纖維原絲進行熱輥干燥，熱輥溫度150°C，干燥 至纖維含水率< 3%，即得所述新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe304納米顆粒復(fù)合纖維。 [0069]本實施例制得的新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe304納米顆粒復(fù)合纖維呈有 光澤的黑色，纖維纖度40-45dtex，纖維強度2.9 ±0.2cN/dtex，電導(dǎo)率約7.2 ± 1 X 10-2S/cm -1，飽和磁化強度0 · 9 ± 0 · 2emu/g 〇
[0070] 對比例1
[0071]將8.00g纖維素粉(550)，0.1g沒食子酸丙酯作為抗氧化劑，加入到91.8g 50%N-甲基嗎啉-N-氧化物(ΝΜΜ0)水溶液中，攪拌，120°C下真空蒸發(fā)至含水量小于15%，得到纖維 素 ΝΜΜ0溶液。在溶液中加入0. lg多壁碳納米管（長度20-35μπι)，使用干噴濕法制備再生纖 維，凝固浴為水，紡絲溫度130Γ。制得一種纖維素/多壁碳納米管復(fù)合纖維。其掃描電鏡 (SEM)圖見圖3。
[0072] 對比例2
[0073] 將8.00g纖維素粉(550)，0.1g沒食子酸丙酯作為抗氧化劑，加入到91.8g 50%N-甲基嗎啉-N-氧化物(ΝΜΜ0)水溶液中，攪拌，120°C下真空蒸發(fā)至含水量小于15%，得到纖維 素 ΝΜΜ0溶液。在溶液中加入0.05gFe3〇4納米顆粒(粒徑15-20nm)，使用干噴濕法制備再生纖 維，凝固浴為水，紡絲溫度130°C。制得一種纖維素/Fe 3〇4納米顆粒復(fù)合纖維。其掃描電鏡 (SEM)圖見圖4。
[0074] 實驗例
[0075] 使用實施例1、對比例1、對比例2中所述的方法，進行復(fù)合纖維制備，所得樣品經(jīng)檢 測，數(shù)據(jù)見表1。
[0076] 表 1
[0077]
[0078] 表1結(jié)果表明：
[0079] (1)相較于對比例1、對比例2,實施例1具有更好的力學(xué)性能，斷裂強度更高，說明 在本發(fā)明所使用的方法使得原材料很好的分散在紡絲原液之中，紡絲原液有良好的穩(wěn)定 性，進而制備得到了質(zhì)地均一的復(fù)合纖維，同時羥基化碳納米管與纖維素的相互作用強于 非羥基化碳納米管，這使得本發(fā)明所屬的復(fù)合纖維體現(xiàn)出更高的強度。
[0080] (2)通過對比對比例1與實施例1，實施例1有更好的電導(dǎo)率，以及對比例1不具備的 飽和磁化強度，說明相較于一般制備方法與一般制備配方，本發(fā)明所述的制備方法所制備 得到復(fù)合纖維具有更好的導(dǎo)電性，同時具有磁性能，這是由于本發(fā)明所采用的溶劑對碳納 米管具有很好的分散性，同時在纖維中添加了 Fe304納米顆粒。
[0081 ] (3)通過對比對比例2與實施例1，實施例1有更好的電導(dǎo)率，更高的強度，說明相較 于一般Fe304/纖維素復(fù)合纖維制備方法，本發(fā)明所述的制備方法所制備得到復(fù)合纖維在導(dǎo) 電性上有顯著提升，同時對磁性能沒有犧牲。
[0082]雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在 本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因 此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe3〇4納米顆粒復(fù)合纖維，其特征在于，包括 以下重量份的組分:89.6-99.45份纖維素，0.5-10份羥基化多壁碳納米管，0.05-0.4份Fe 3〇4 納米顆粒。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合纖維，其特征在于，包括以下重量份的組分:90-99.1份纖 維素，0.8-9.9份羥基化多壁碳納米管，0.1-0.2份Fe 3〇4納米顆粒； 優(yōu)選地，所述復(fù)合纖維，包括以下重量份的組分:95份纖維素，4.9份羥基化多壁碳納米 管，0.1份Fe3〇4顆粒納米顆粒。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合纖維，其特征在于，其組分總重量為100份。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合纖維，其特征在于，所述纖維素為纖度30-60dteX的再 生復(fù)合纖維； 優(yōu)選地，所述纖維素的原料為植物溶解級漿柏；進一步優(yōu)選地，其植物原料來源為桉 木，樺木，棉中的一種或幾種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合纖維，其特征在于，所述羥基化多壁碳納米管的長度 為 5-50μηι;和/或， 所述Fe3〇4納米顆粒的粒徑為15_20nm〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的復(fù)合纖維，其特征在于，所述新型纖維素/羥基化多 壁碳納米管/Fe3〇4納米顆粒復(fù)合纖維的纖度為30-60dtex，直徑為40-60微米。7. 權(quán)利要求1-6任一項所述復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 將羥基化多壁碳納米管分散在季銨鹽/極性非質(zhì)子溶劑的混合溶劑中，制得羥基化多 壁碳納米管分散液;然后向其中加入纖維素，溶解后制得復(fù)合纖維紡絲原液;使用二甲基亞 砜乳化分散Fe30 4納米顆粒，制得Fe304納米顆粒分散液;然后使用紡前注射法將所述Fe 304納 米顆粒分散液加入到所述復(fù)合纖維紡絲原液中，采用干噴濕法制得所述新型纖維素/羥基 化多壁碳納米管/Fe 3〇4納米顆粒復(fù)合纖維。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述羥基化多壁碳納米管分散液中羥 基化多壁碳納米管的質(zhì)量濃度為0.1 %_1.0%。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述季銨鹽為四丁基醋酸銨，四丁基 氟化銨，四丁基硫酸銨中的一種或幾種； 所述極性非質(zhì)子溶劑為1，3-二甲基-2-咪唑啉酮;N，N-二甲基甲酰胺;N，N-二甲基乙酰 胺中的一種或幾種； 優(yōu)選地，所述季銨鹽/極性非質(zhì)子溶劑的混合溶劑中所述季銨鹽與極性非質(zhì)子溶劑的 質(zhì)量比為（20-25): (75-80)。10. 根據(jù)權(quán)利要求7-9任一項所述的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (a) 將羥基化多壁碳納米管加入到季銨鹽/極性非質(zhì)子溶劑的混合溶劑中，功率800-1200W超聲分散均勻，制得羥基化多壁碳納米管分散液； (b) 向步驟(a)制得的分散液中加入其重量8%-12%的植物溶解級漿柏，45°C-50°C下 攪拌均勻，真空脫泡，制得復(fù)合纖維紡絲原液； (c) 將Fe3〇4納米顆粒加入到二甲基亞砜中，乳化分散，制得質(zhì)量濃度1 %_3 %的Fe3〇4納 米顆粒分散液； (d) 將步驟(b)制得的復(fù)合纖維紡絲原液轉(zhuǎn)移到干噴濕法紡絲設(shè)備中，將步驟(c)制得 的Fe3〇4納米顆粒分散液加入到紡前注射栗，采用干噴濕法進行紡絲;紡絲溫度25-35°C，紡 絲速度20-45m/min，凝固浴為水，凝固浴溫度25-35Γ，制得復(fù)合纖維原絲;優(yōu)選地，所述復(fù) 合纖維紡絲原液流量9.98mL/min，F(xiàn)e3〇4納米顆粒分散液流量0.5mL/min; (e) 將步驟（d)制得的復(fù)合纖維原絲進行拉伸，拉伸速率25-50m/min，拉伸倍數(shù)1.2-1.3,拉伸浴為水，拉伸溫度15-25Γ，制得拉伸后的復(fù)合纖維原絲； (f) 將步驟(e)制得的拉伸后的復(fù)合纖維原絲進行熱輥干燥，熱輥溫度120-150°C，干燥 至纖維含水率< 3%，即得所述新型纖維素/羥基化多壁碳納米管/Fe3〇4納米顆粒復(fù)合纖維。
【文檔編號】D01D10/06GK105862156SQ201610365940
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】張力平, 姜澤明, 于永啟, 劉洋
【申請人】北京林業(yè)大學(xué)