CN103225173B - 一种纤维素/碳纳米管复合纳米纤维膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维素/碳纳米管复合纳米纤维膜的制备方法，属于电活性材料的制备技术。该方法包括以下过程：首先将碳纳米管进行酸化处理，使其表面带有羧基，再将其分散在去离子水中制成碳纳米管溶液；将细菌纤维素溶解于三氟乙酸中，获得透明浅黄色细菌纤维素三氟乙酸溶液；将碳纳米管溶液与细菌纤维素三氟乙酸溶液进行混合，进行静电纺丝，高压静电调节范围10～30kV，注射泵流速0.05～0.3mL/h，接收距离10～20cm。本发明制备方法过程简单，所获得纤维素/碳纳米管复合纳米纤维膜具有电导率高、电活性性能好的优点。

Description

一种纤维素/碳纳米管复合纳米纤维膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种纤维素/碳纳米管(含单壁与多壁(n＝2-20))通过高压静电进行纺丝成膜的制备方法，属于电活性材料的制备技术。
背景技术
纤维素是地球上分布最广、年产量最大的天然生物源高分子材料，是真正的可持续的、不可消耗的天然原料。纤维素具有很多独特的性能，如亲水性、旋光性、生物相容性等。纤维素最普通、最重要的来源主要是棉花和木材，此外，麻、麦秆、稻草、甘蔗渣等，都是纤维素的丰富来源，这些通过植物获取的纤维素称之为植物纤维素。1886Brown首次发现细菌也可以合成纤维素，这些由醋酸杆菌属、根瘤菌属、土壤杆菌属、八叠球菌属等的某些细菌在一定条件下产生的纤维素称为细菌纤维素。其中最有代表性的细菌是木醋杆菌，它是一种棒状的革兰氏阴性菌株，非常适宜用来发酵生产细菌纤维素、且产率较大。与植物纤维素相比，细菌纤维素具有一些独特的优势：纯度高、结晶度大、优异的机械性能、良好的持水性能和亲水性、具有生物亲和性和生物相容性。其应用领域非常广泛，主要有：医用材料、食品工业、造纸工业、电子设备等。尤其是近年来细菌纤维素作为电活性材料在传感器研究中已引起人们的重视。
碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料，在工程材料的纳米增强体、半导体材料、催化剂载体、纳米复合材料等方面存在广阔的潜在应用价值。此外，碳纳米管具有良好的共轭体系、高的电子亲和能与离子化能、光稳定性较强、良好的光电性能和物理机械性能使其在改善聚合物材料光学、电学、力学、热学等方面拥有广泛的应用前景。随着碳纳米管制备技术的成熟与碳纳米管成本的不断降低，碳纳米管的应用研究越来越成为研究的重点。如果将碳纳米管与细菌纤维素进行分子级复合，然后进行静电纺丝，则有望得到具有高电活性性能的电活性材料。
目前还没有涉及具有高电活性性能的纤维素/碳纳米管电活性材料的制备及性能方面的报道及专利。
发明内容
本发明的目的是提供一种纤维素/碳纳米管复合纳米纤维膜的制备方法，以该方法制得材料具有高的电活性性能。
本发明是通过下述技术方案加以实现的。一种纤维素/碳纳米管复合纳米纤维膜的制备方法，该方法首先将碳纳米管进行酸化处理，使其表面带有羧基，再将其与溶解在三氟乙酸中的细菌纤维素进行超声混合，通过静电纺丝制备具有高电活性性能的复合纳米纤维膜，该方法其特征在于包括以下过程：
1)碳纳米管溶液制备：将单壁或多壁碳纳米管加入到按质量HNO3/H2SO4为1∶1的混合酸中，配制成0.01～0.1g/mL的溶液，将溶液加热至沸腾状态下回流60-90min，过滤后用去离子水洗涤至弱酸性，在60℃下真空干燥24h，取一定量干燥后的碳纳米管分散于去离子水中，超声分散制得浓度为5～15mg/mL碳纳米管溶液；
2)纤维素溶液制备：在室温下将分子量为20～60万的细菌纤维素溶解于三氟乙酸中，配制成质量体积分数为3～10％的溶液，磁力搅拌6h，获得透明浅黄色纤维素三氟乙酸溶液；
3)复合溶液制备：将步骤1)获得的碳纳米管溶液与步骤2)获得的纤维素三氟乙酸溶液按照溶质的质量比0.05∶1～0.25∶1进行混合，并在在室温下超声分散2h；
4)复合纳米纤维膜的制备：将步骤3)获得的复合溶液加入到注射器中，并将其固定在微量注射泵上，距针头一定距离处放置竖直接地的铝箔进行接收，高压静电调节范围10～30kV，注射泵流速0.05～0.3mL/h，接收距离10～20cm，获得直径为60～150nm纤维膜。
本发明制备方法过程简单，所获得纤维素/碳纳米管复合纳米纤维膜具有电导率高、电活性性能好的优点。
具体实施方式
实施例1：
1)碳纳米管溶液制备：将4.0g单壁碳纳米管加入到200ml的HNO3/H2SO4(1∶1)的混合酸中，配制成0.02g/mL的溶液，将溶液加热至沸腾状态下回流60min，过滤后用去离子水洗涤至弱酸性，在60℃下真空干燥24h，取一定量干燥后的碳纳米管分散于去离子水中，超声分散制得浓度为6.0mg/mL碳纳米管溶液；
2)维素溶液制备：在室温下将一定分子量为50万的细菌纤维素溶解于三氟乙酸中，配制成质量体积分数为3.5％的溶液，磁力搅拌6h，获得透明浅黄色纤维素三氟乙酸溶液；
3)复合溶液制备：将步骤1)获得的碳纳米管溶液与步骤2)获得的纤维素三氟乙酸溶液按照溶质的质量比0.05∶1进行混合，并在在室温下超声分散2h；
4)复合纳米纤维膜的制备：将步骤3)获得的复合溶液加入到注射器中，并将其固定在微量注射泵上，距针头一定距离处放置竖直接地的铝箔进行接收，高压静电调节范围30kV，注射泵流速0.05mL/h，接收距离20cm，获得直径为60～70nm纤维膜。
实施例2：
1)纳米管的酸化：将4.0g单壁碳纳米管加入到100ml的HNO3/H2SO4(1∶1)的混合酸中，配制成0.04g/mL的溶液，将溶液加热至沸腾状态下回流70min，过滤后用去离子水洗涤至弱酸性，在60℃下真空干燥24h，取一定量干燥后的碳纳米管分散于去离子水中，超声分散制得浓度为8.0mg/mL碳纳米管溶液；
2)维素溶液制备：在室温下将一定分子量为40万的细菌纤维素溶解于三氟乙酸中，配制成质量体积分数为5％的溶液，磁力搅拌6h，获得透明浅黄色纤维素三氟乙酸溶液；
3)复合溶液制备：将步骤1)获得的碳纳米管溶液，将碳纳米管溶液与步骤2)获得的纤维素三氟乙酸溶液按照溶质的质量比0.1∶1进行混合，并在在室温下超声分散2h；
4)复合纳米纤维膜的制备：将步骤3)获得的复合溶液加入到注射器中，并将其固定在微量注射泵上，距针头一定距离处放置竖直接地的铝箔进行接收，高压静电调节范围25kV，注射泵流速0.1mL/h，接收距离15cm，获得直径为80～100nm纤维膜。
实施例3：
1)纳米管的酸化：将8.0g单壁碳纳米管加入到100ml的HNO3/H2SO4(1∶1)的混合酸中，配制成0.08g/mL的溶液，将溶液加热至沸腾状态下回流90min，过滤后用去离子水洗涤至弱酸性，在60℃下真空干燥24h，取一定量干燥后的碳纳米管分散于去离子水中，超声分散制得浓度为10mg/mL碳纳米管溶液；
2)维素溶液制备：在室温下将一定分子量为30万的细菌纤维素溶解于三氟乙酸中，配制成质量体积分数为7％的溶液，磁力搅拌6h，获得透明浅黄色纤维素三氟乙酸溶液；
3)复合溶液制备：将步骤1)获得的碳纳米管溶液与步骤2)获得的纤维素三氟乙酸溶液按照溶质的质量比0.15∶1进行混合，并在在室温下超声分散2h；
4)复合纳米纤维膜的制备：将步骤3)获得的复合溶液加入到注射器中，并将其固定在微量注射泵上，距针头一定距离处放置竖直接地的铝箔进行接收，高压静电调节范围20kV，注射泵流速0.2mL/h，接收距离20cm，获得直径为100～120nm纤维膜。
实施例4：
1)纳米管的酸化：将8.0g单壁碳纳米管加入到100ml的HNO3/H2SO4(1∶1)的混合酸中，配制成0.08g/mL的溶液，将溶液加热至沸腾状态下回流90min，过滤后用去离子水洗涤至弱酸性，在60℃下真空干燥24h，取一定量干燥后的碳纳米管分散于去离子水中，超声分散制得浓度为12mg/mL碳纳米管溶液；
2)维素溶液制备：在室温下将一定分子量为20万的细菌纤维素溶解于三氟乙酸中，配制成质量体积分数为9％的溶液，磁力搅拌6h，获得透明浅黄色纤维素三氟乙酸溶液；
3)复合溶液制备：将步骤1)获得的碳纳米管溶液与步骤2)获得的纤维素三氟乙酸溶液按照溶质的质量比0.20∶1进行混合，并在在室温下超声分散2h；
4)复合纳米纤维膜的制备：将步骤3)获得的复合溶液加入到注射器中，并将其固定在微量注射泵上，距针头一定距离处放置竖直接地的铝箔进行接收，高压静电调节范围30kV，注射泵流速0.25mL/h，接收距离15cm，获得直径为120～150nm纤维膜。

Claims (1)

1.一种纤维素/碳纳米管复合纳米纤维膜的制备方法，该方法首先将碳纳米管进行酸化处理，使其表面带有羧基，再将其与溶解在三氟乙酸中的细菌纤维素进行超声混合，通过静电纺丝制备具有高电活性性能的复合纳米纤维膜，该方法其特征在于包括以下过程：
1)碳纳米管溶液制备：将单壁或多壁碳纳米管加入到按质量HNO3/H2SO4为1∶1的混合酸中，配制成0.01～0.1g/mL的溶液，将溶液加热至沸腾状态下回流60-90min，过滤后用去离子水洗涤至弱酸性，在60℃下真空干燥24h，取一定量干燥后的碳纳米管分散于去离子水中，超声分散制得浓度为5～15mg/mL碳纳米管溶液；
2)纤维素溶液制备：在室温下将分子量为20～60万的细菌纤维素溶解于三氟乙酸中，配制成质量体积分数为3～10％的溶液，磁力搅拌6h，获得透明浅黄色纤维素三氟乙酸溶液；
3)复合溶液制备：将步骤1)获得的碳纳米管溶液与步骤2)获得的纤维素三氟乙酸溶液按照溶质的质量比0.05∶1～0.25∶1进行混合，并在室温下超声分散2h；
4)复合纳米纤维膜的制备：将步骤3)获得的复合溶液加入到注射器中，并将其固定在微量注射泵上，距针头一定距离处放置竖直接地的铝箔进行接收，高压静电调节范围10～30kV，注射泵流速0.05～0.3mL/h，接收距离10～20cm，获得直径为60～150nm纤维膜。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104403131B (zh) * 2014-11-25 2017-02-08 南安市永腾技术咨询有限公司 一种碳纳米管/细菌纤维素医用复合薄膜及其制备方法
CN104707171B (zh) * 2015-02-03 2017-03-29 天津大学 一种生物活性玻璃纳米管的制备方法
CN105111507A (zh) * 2015-09-08 2015-12-02 哈尔滨工业大学 一种细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料的制备方法及其应用
CN105977046A (zh) * 2016-07-28 2016-09-28 北京化工大学 一体化超级电容器及其制备方法
CN106498625B (zh) * 2016-10-24 2018-09-14 天津工业大学 一种聚羟基丁酸酯/碳纳米管复合纳米纤维膜及其制备方法
CN106676946A (zh) * 2017-01-09 2017-05-17 云南中烟工业有限责任公司 一种多功能碳纳米管复合包装纸
CN106905562A (zh) * 2017-03-20 2017-06-30 江南大学 一种原位细菌纤维素/羧基化多壁碳纳米管膜材料及其制备方法
CN108221465B (zh) * 2017-12-15 2020-05-12 复旦大学 纤维素纳米纤维/氟化碳管柔性复合膜及其制备方法
CN108532014A (zh) * 2018-04-10 2018-09-14 天津工业大学 一种纳米纤维电活性聚合物材料及其制备方法
CN112216522B (zh) * 2019-07-12 2022-07-01 南京林业大学 一种静电纺丝柔性电极材料及制备方法
CN111826325A (zh) * 2020-08-05 2020-10-27 华创佳农生物科技(武汉)有限公司 多壁碳纳米管在根瘤菌菌剂中的应用及其菌剂和制备方法
CN116289323B (zh) * 2022-02-08 2024-03-15 山西智联万家科技有限公司 一种防潮抗氧化档案盒材料的制备方法
CN115341339B (zh) * 2022-08-25 2024-03-22 武汉大学 用于全氟多氟类化合物检测分析的丝素蛋白复合纤维膜及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101239715A (zh) * 2008-03-06 2008-08-13 广州大学 一种二醋酸纤维素-碳纳米管衍生物及其制备方法和用途
CN101711893A (zh) * 2009-12-23 2010-05-26 东华大学 细菌纤维素神经导管的制备方法
CN102102231A (zh) * 2010-12-15 2011-06-22 福建省纤维检验局 一种导电纤维素纤维的制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100652065B1 (ko) * 2005-12-19 2006-12-01 인하대학교 산학협력단 박테리아 셀룰로오스 전도성 필름의 제조 방법 및 그에 의하여 제조된 전도성 필름
US20090309072A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-17 Shiaw-Min Hwang Bacterial cellulose film and carbon nanotubes-like thin film structures developed from bacterial cellulose

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101239715A (zh) * 2008-03-06 2008-08-13 广州大学 一种二醋酸纤维素-碳纳米管衍生物及其制备方法和用途
CN101711893A (zh) * 2009-12-23 2010-05-26 东华大学 细菌纤维素神经导管的制备方法
CN102102231A (zh) * 2010-12-15 2011-06-22 福建省纤维检验局 一种导电纤维素纤维的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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