[發明專利]一種細菌纖維素/石墨烯復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 201210467720.X
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN103665438A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 吳禎琪
• 申請（專利權）人: 吳禎琪
• 主分類號: C08L1/02
• 分類號: C08L1/02;C08K3/04;C12P19/04;C12R1/02
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• 代理人: 暫無信息

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技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，具體涉及一種細菌纖維素/石墨烯復合材料的制備方法。

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背景技術

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料。是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯具有高強度（高于碳納米管和金剛石），高導熱系數（5300?W/m·K），低電阻率（約10^-6?Ω·cm），高電子遷移率（>15000?cm²/V·s）是目前世上電阻率最小的材料。可用于復合材料，電子工業，新能源等多個領域。

細菌纖維素（Bacterial?cellulose，BC）是指在不同條件下，由醋酸菌屬、土壤桿菌屬、根瘤菌屬和八疊球菌屬等中的某種微生物合成的纖維素的統稱。人們早在古代就已經發現還有細菌纖維素的物質，如在《齊民要術》中就有在食醋釀制過程中發酵液表面形成凝膠狀菌膜的記載。1976年，布朗（R.?M.?Brown）及其合作者首次描述了纖維素生物合成過程中醋酸菌的運動。細菌纖維素和植物或海藻產生的天然纖維素具有相同的分子結構單元,?但細菌纖維素纖維卻有許多獨特的性質。①具有高結晶度（可達95%，植物纖維素的為65%）和高的聚合度(DP值2?000～8?000)；　②具有超精細網狀結構。　③彈性模量為一般植物纖維的數倍至十倍以上，并且抗張強度高；　④具有很強的持水能力。未經干燥的細菌纖維素的WRV值高達1000%?以上，冷凍干燥后的持水能力仍超過600%。經100℃干燥后的細菌纖維素在水中的再溶脹能力與棉短絨相當；?⑤具有較高的生物相容性、適應性和良好的生物可降解性；⑥細菌纖維素生物合成時的可調控性。采用不同的培養方法，如靜態培養和動態培養，利用醋酸菌可以得到不同高級結構的纖維素。由于其具有很強的親水性、穩定性、良好的生物相容性、液體和氣體透過性以及濕態時高的機械強度，可被應用于醫用材料，食品工業，造紙工業等多個領域。

申請號為201110063663.4的中國發明專利公開了一種細菌纖維素/石墨烯復合材料及其制備方法。其制備方法是將細菌纖維素浸泡在石墨烯分散液中從而復合成細菌纖維素/石墨烯復合材料，具有一定的機械性能和導電性能。但其中由于分散性等原因，復合材料的機械性能和導電性能的提高有限。

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發明內容

本發明的目的在于提供一種細菌纖維素/石墨烯復合材料的制備方法。該材料由石墨烯與細菌纖維素復合而成，相對于細菌纖維素材料，該材料具有更優良的機械性能和更高的導電率。

所述的一種細菌纖維素/石墨烯復合材料是由細菌纖維素和石墨烯復合而成的。

所述的一種細菌纖維素/石墨烯復合材料中的石墨烯均勻地分散在細菌纖維素的網狀結構中。

上述的石墨烯包含單層的石墨烯和多層的石墨烯。

所述的細菌纖維素/石墨烯復合材料中石墨烯與細菌纖維素的質量比為0.0001?~?50:100；優選為0.001~40:100；進一步優選為0.01~40:100；再進一步優選為1~40:100。

所述的一種細菌纖維素/石墨烯復合材料是通過在石墨烯分散液中原位地制備細菌纖維素來制備細菌纖維素/石墨烯復合材料。

上述的石墨烯是購買獲得的或者是通過將氧化石墨還原得到的。

上述的石墨烯是指純由碳組成的石墨烯和含除碳以外其他元素的改性石墨烯中的一種或多種。

所述的一種細菌纖維素/石墨烯復合材料的制備方法是通過如下步驟實施的：

（1）將石墨烯分散于溶液中，同過攪拌或超聲處理制備成石墨烯分散液；?

（2）在石墨烯分散液中制備細菌纖維素產品，即得細菌纖維素/氧化石墨復合材料。

上述步驟中，步驟（1）中所述的溶液包含溶劑和分散劑兩部分。

上述的溶劑是水，烷烴類，烯烴類，醇類，羧酸類，酯類，醚類，胺類，酮類，環烷烴類，苯環類和雜環類溶劑的一種或多種。

上述述的溶劑是水和乙醇中的一種或兩種。

上述的分散劑是聚乙烯醇，聚乙二醇，聚吡咯烷酮，十二烷基苯磺酸鈉，十六烷基三甲基溴化銨，苯甲酸，苯甲醇，β-萘酸中的一種或多種。

上述的分散劑與石墨烯的質量比為0~5%。

上述步驟中，步驟（2）中所述的細菌纖維素/石墨烯復合材料中的石墨烯與細菌纖維素的質量比為0.0001?~?50:100；優選為0.0001~10:100；進一步優選為0.01~10:100。