[發(fā)明專利]一種石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合纖維的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210005146.6
• 申請(qǐng)日: 2012-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102534858A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張清華;尹朝清;王亞平;夏清明;董杰;陳大俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號(hào): D01F6/94
• 分類號(hào): D01F6/94;D01F1/09;D01F1/10;C08G73/10;D01D5/06;D01D5/12
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 黃志達(dá);謝文凱

1.一種石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合纖維的制備方法，包括：

(1)以天然石墨或人造石墨為原料，超聲1-60分鐘后先以4000-6000rpm的速度離心2-10分鐘，收集上層溶液，再以12000-15000rpm的速度離心1-5分鐘，收集沉淀，真空干燥，即得石墨烯；

或者，以天然石墨或人造石墨為原料，采用Hummer法、Staudenmaier法或Brodie法制備氧化石墨；將氧化石墨分散于水中，經(jīng)超聲處理后離心、洗滌、真空干燥，得到氧化石墨烯；將氧化石墨烯分散于有機(jī)溶劑中，在常溫下超聲，得到氧化石墨烯懸浮液；

(2)將二胺和二酐在有機(jī)溶劑中混合，在脫氧環(huán)境下，-10℃～30℃下進(jìn)行縮聚反應(yīng)3～15h，得到聚酰胺酸溶液，其固含量為5～30wt％，將上述石墨烯或氧化石墨烯加入到聚酰胺酸溶液中，得石墨烯/聚酰胺酸紡絲原液；

或者，將二胺、二酐和上述石墨烯或氧化石墨烯在有機(jī)溶劑中混合均勻，在脫氧環(huán)境下，-10℃～30℃下進(jìn)行縮聚反應(yīng)3～15h，得到石墨烯/聚酰胺酸紡絲原液；

(3)將上述紡絲原液通過(guò)濕法紡絲或干噴濕紡得到石墨烯/聚酰胺酸初生纖維，真空干燥5～6h后，再經(jīng)酰亞胺化和拉伸制得石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合纖維。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)和(2)中的有機(jī)溶劑為N，N’-二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜中的一種或幾種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中的二胺單體為：

中的一種或幾種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于：所述步驟

(2)中的二酐單體為：

中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中的石墨烯在復(fù)合纖維中的重量百分比為0.1％～30％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中的濕法紡絲或干噴濕紡的工藝參數(shù)為：噴絲孔數(shù)1～20000孔，噴絲孔直徑為0.02～1.0mm，紡絲溫度10～40℃，噴絲速率2～50m/min。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于：所述濕法紡絲或干噴濕紡所用的凝固浴為甲醇、乙醇、丁醇、乙二醇、丙酮、丁酮、N，N’-二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜和水中的任意一種；或者甲醇、乙醇、丁醇、乙二醇、丙酮、丁酮、N，N’-二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜中的任意一種或者兩種與水的混合溶液，當(dāng)凝固浴為甲醇、乙醇、丁醇、乙二醇、丙酮、丁酮、N，N’-二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜中任意一種與水的混合溶液時(shí)，有機(jī)溶劑與水的體積比優(yōu)選為2∶8～8∶2，當(dāng)凝固浴為甲醇、乙醇、丁醇、乙二醇、丙酮、丁酮、N，N’-二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜中是任意兩種與水的混合溶液時(shí)，第一種有機(jī)溶劑、第二種有機(jī)溶劑與水的體積比為x∶y∶z，x+y+z＝10，x+y＝2～8，z＝8～2。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于：所述凝固浴為N，N’-二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜中的一種或兩種與水的混合溶液。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中的酰亞胺化為熱酰亞胺化或化學(xué)酰亞胺化；其中，熱酰亞胺化以真空或者氮?dú)鉃轷啺坊h(huán)境，采用熱管、熱板和高溫烘箱中一種或幾種，熱處理溫度為150～450℃，升溫速率為3℃/min～10℃/min；化學(xué)酰亞胺化采用吡啶、醋酸酐、三乙胺或三者混合物。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中的拉伸溫度為350～550℃，拉伸倍數(shù)為2～8倍。