pa蒸汽牵伸，即得碳纳米管改性聚丙烯腈纤维，其中碳纳米管重量含量是0.5%，测试纤维电阻率6.4X 109 Ω.cm。
[0033]实施例2:
将质量百分比2%的碳纳米管分散液加入到丙烯腈溶液中，碳纳米管与丙烯腈质量比为1:100，混匀后加入到溶剂二甲基亚砜中，再加入共聚单体衣康酸和引发剂偶氮二异丁腈，衣康酸与丙烯腈质量比为2:100，偶氮二异丁腈与丙烯腈的质量比为1:100，充分搅拌混合均匀后，在50-56°C聚合反应10小时，制得碳纳米管掺杂聚丙烯腈聚合物溶液。
[0034]对聚合物溶液采用真空薄膜蒸发器同时进行脱单脱泡，通过在线粘度计与在线固含量分析仪，实时监测脱单脱泡后的粘度与固含量，通过控制薄膜蒸发器的真空度与聚合物溶液温度，恒定脱单脱泡后的粘度与固含量，控制聚合液粘度在60Pa.S，固含量在18%，制得纺丝原液，特性粘度:1.86。
[0035]纺丝原液通过计量泵计量注入喷丝组件，喷丝组件由分配板、过滤网、多孔板、喷丝板组成，喷丝板孔径为0.050mm,长径比为2，纺丝原液以12m/min的速度喷入凝固浴中进行初生纤维成型，凝固浴浓度为含溶剂50% (wt)的溶液，丝束牵引速度为8m/min。凝固成型的初生态纤维，经过水洗、50-900C三级热水牵伸、上油、135°C干燥致密化、0.45Mpa蒸汽牵伸，即得碳纳米管改性聚丙烯腈纤维，其中碳纳米管重量含量是1%，测试纤维电阻率9.1 X 108 Ω.cm。
[0036]实施例3:
将质量百分比2%的碳纳米管分散液加入到丙烯腈溶液中，碳纳米管与丙烯腈质量比为2:100，混匀后加入到溶剂二甲基甲酰胺中，再加入共聚单体衣康酸和引发剂偶氮二异丁腈，衣康酸与丙烯腈质量比为0.4:100，偶氮二异丁腈与丙烯腈的质量比为1.0:100，充分搅拌混合均匀后，在50-56?聚合反应12小时，制得碳纳米管掺杂聚丙烯腈聚合物溶液。
[0037]对聚合物溶液采用真空薄膜蒸发器同时进行脱单脱泡，通过在线粘度计与在线固含量分析仪，实时监测脱单脱泡后的粘度与固含量，通过控制薄膜蒸发器的真空度与聚合物溶液温度，恒定脱单脱泡后的粘度与固含量，控制聚合液粘度在60Pa.S，固含量在18.5%，制得纺丝原液，特性粘度:1.85。
[0038]纺丝原液通过计量泵计量注入喷丝组件，喷丝组件由分配板、过滤网、多孔板、喷丝板组成，喷丝板孔径为0.050mm,长径比为2，纺丝原液以13m/min的速度喷入凝固浴中进行初生纤维成型，凝固浴浓度为含溶剂55% (wt)的溶液，丝束牵引速度为12m/min。凝固成型的初生态纤维，经过水洗、50-900C三级热水牵伸、上油、120°C干燥致密化、0.4Mpa蒸汽牵伸，即得碳纳米管改性聚丙烯腈纤维，其中碳纳米管重量含量是2%，测试纤维电阻率
3.2X 107 Ω.cm。
[0039]实施例4:
将质量百分比3%的碳纳米管分散液加入到丙烯腈溶液中，碳纳米管与丙烯腈质量比为3:100，混匀后加入到溶剂二甲基亚砜中，再加入共聚单体衣康酸和引发剂偶氮二异丁腈，衣康酸与丙烯腈质量比为2:100，偶氮二异丁腈与丙烯腈的质量比为1:100，充分搅拌混合均匀后，在50-56°C聚合反应14小时，制得碳纳米管掺杂聚丙烯腈聚合物溶液。
[0040]对聚合物溶液采用薄膜蒸发器同时进行脱单脱泡，通过在线粘度计与在线固含量分析仪，实时监测脱单脱泡后的粘度与固含量，通过控制薄膜蒸发器的真空度与聚合物溶液温度，恒定脱单脱泡后的粘度与固含量，控制聚合液粘度在52Pa.S，固含量在18.5%，制得纺丝原液，特性粘度:1.8。
[0041]纺丝原液通过计量泵计量注入喷丝组件，喷丝组件由分配板、过滤网、多孔板、喷丝板组成，喷丝板孔径为0.050mm,长径比为1.0，纺丝原液以10m/min的速度喷入凝固浴中进行初生纤维成型，凝固浴浓度为含溶剂50% (wt)的溶液，丝束牵引速度为10m/min。凝固成型的初生态纤维，经过水洗、50-90 0C三级热水牵伸、上油、130°C干燥致密化、0.45Mpa蒸汽牵伸，即得碳纳米管改性聚丙烯腈纤维，其中碳纳米管重量含量是3%，测试纤维电阻率
5.3 X 105 Ω.cm。
[0042]实施例5:
将质量百分比3.5%的碳纳米管分散液加入到丙烯腈溶液中，碳纳米管与丙烯腈质量比为5:100，混匀后加入到溶剂二甲基乙酰胺中，再加入共聚单体衣康酸和引发剂偶氮二异丁腈，衣康酸与丙烯腈质量比为0.4:100，偶氮二异丁腈与丙烯腈的质量比为1.0:100，充分搅拌混合均匀后，在50-56?聚合反应14小时，制得碳纳米管掺杂聚丙烯腈聚合物溶液，特性粘度:1.82。
[0043]对聚合物溶液采用薄膜蒸发器同时进行脱单脱泡，通过在线粘度计与在线固含量分析仪，实时监测脱单脱泡后的粘度与固含量，通过控制薄膜蒸发器的真空度与聚合物溶液温度，恒定脱单脱泡后的粘度与固含量，控制聚合液粘度在62Pa.S，固含量在19%，制得纺丝原液。
[0044]纺丝原液通过计量泵计量注入喷丝组件，喷丝组件由分配板、过滤网、多孔板、喷丝板组成，喷丝板孔径为0.050mm,长径比为1.0，纺丝原液以12m/min的速度喷入凝固浴中进行初生纤维成型，凝固浴浓度为含溶剂60% (wt)的溶液，丝束牵引速度为10m/min。凝固成型的初生态纤维，经过水洗、50-90 0C三级热水牵伸、上油、130°C干燥致密化、0.45Mpa蒸汽牵伸，即得碳纳米管改性聚丙烯腈纤维，其中碳纳米管重量含量是3%，测试纤维电阻率
6.2 X 104 Ω.cm。
【主权项】
1.一种溶液原位聚合技术制备碳纳米管改性聚丙烯腈纤维的方法，其特征在于步骤如下: (1)将碳纳米管分散液按照碳纳米管与丙烯腈质量比0.1:100至20:100的比例混合，混匀后加入到反应溶剂中，此时丙烯腈与总溶剂的质量比10:100至25:100，混合均匀后，再加入共聚单体与引发剂，共聚单体与丙烯腈的质量比0.4:100至20:100，引发剂与丙烯腈的质量比0.2:100至5:100，充分搅拌混合均匀后，在50-80°C聚合反应6_24小时，制得碳纳米管掺杂聚丙烯腈聚合物溶液，聚合物特性粘度在1.2-2.5 ; (2)将步骤(I)中得到的碳纳米管掺杂聚丙烯腈聚合物溶液在真空条件下进行脱单脱泡，得到纺丝原液，固含量10%-25% ； (3)将步骤(2)中得到的纺丝原液进行纺丝，通过计量泵注入喷丝板组件，经过喷丝板后以l_30m/min离开喷丝板，以l_90m/min的速度离开凝固浴，形成初生态纤维；其中凝固浴是水与溶剂的混合物，其中溶剂的重量比浓度:15-80%，温度:-5-70°C ； (4)初生态纤维经过水洗、水浴牵伸、上油、干燥致密度、蒸汽牵伸，即可得到碳纳米管改性聚丙烯腈纤维；其中，水洗温度:25-65°C，水牵温度:50-100°C，干燥致密化温度:100-200°C，蒸汽牵伸压力:0.25-0.75MPa。
2.根据权利要求1所述的一种溶液原位聚合技术制备碳纳米管改性聚丙烯腈纤维的方法，其特征在于:所述步骤(I)中碳纳米管与丙烯腈的优选质量比2-10:100。
3.根据权利要求1所述的一种溶液原位聚合技术制备碳纳米管改性聚丙烯腈纤维的方法，其特征在于:所述步骤(I)中的反应溶剂为:二甲基亚砜或二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺或硝酸、氯化锌溶液或硫氰酸钠溶液。
4.根据权利要求1所述的一种溶液原位聚合技术制备碳纳米管改性聚丙烯腈纤维的方法，其特征在于:所述步骤(I)丙烯腈与总溶剂的优选质量比15-20:100。
5.根据权利要求1所述的一种溶液原位聚合技术制备碳纳米管改性聚丙烯腈纤维的方法，其特征在于:所述步骤(I)充分搅拌混合均匀后，优选温度为65-70°C °C聚合反应10-14h 小时。
6.根据权利要求1所述的一种溶液原位聚合技术制备碳纳米管改性聚丙烯腈纤维的方法，其特征在于:所述步骤(2)进行脱单脱泡的真空条件为0.l-50KPa。
7.根据权利要求1所述的一种溶液原位聚合技术制备碳纳米管改性聚丙烯腈纤维的方法，其特征在于:所述步骤(2)脱单脱泡的方式为薄膜化，薄膜化厚度0.05-lmm。
8.根据权利要求1所述的一种溶液原位聚合技术制备碳纳米管改性聚丙烯腈纤维的方法，其特征在于:所述步骤(3)离开喷丝板的优选速度为10-20m/min，离开凝固浴的速度5_15m/min 或 25_50m/min 。
9.根据权利要求1所述的一种溶液原位聚合技术制备碳纳米管改性聚丙烯腈纤维的方法，其特征在于:所述步骤(3)的纺丝为湿法纺丝或干喷湿纺或干法纺丝。
10.根据权利要求1所述的一种溶液原位聚合技术制备碳纳米管改性聚丙烯腈纤维的方法，其特征在于:所述步骤(4)优选水洗温度:35-60°C，水牵温度:60-70°C，干燥致密化温度:160-200°C，蒸汽牵伸压力:0.45-0.65MPa。
【专利摘要】一种溶液原位聚合技术制备碳纳米管改性聚丙烯腈纤维的方法，包括如下步骤：（1）将碳纳米管与丙烯腈混匀后加入到反应溶剂中，再加入共聚单体与引发剂，充分搅拌混合均匀后，制得碳纳米管掺杂聚丙烯腈聚合物溶液；（2）将得到的碳纳米管掺杂聚丙烯腈聚合物溶液在真空条件下进行脱单脱泡，得到纺丝原液；（3）将纺丝原液进行纺丝，形成初生态纤维；（4）初生态纤维经过水洗、水浴牵伸、上油、干燥致密度、蒸汽牵伸，即可得到碳纳米管改性聚丙烯腈纤维；本发明优点是制备的功能化聚丙烯腈纤维可明显改善纤维的强度、导电、抗静电性能。
【IPC分类】D01D13-00, C08F2-44, D01D1-06, C08F222-02, C08F220-44, D01F6-54, D01F1-10
【公开号】CN104630923
【申请号】CN201510037051
【发明人】陈秋飞, 张国良, 李怀京
【申请人】中复神鹰碳纤维有限责任公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月26日