[發明專利]一種高性能石墨烯-聚乙烯醇復合纖維制備方法

在審

• 申請號: 201711267292.5
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN108251907A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 王從元;吳聲坤;潘長富;池銚
• 申請（專利權）人: 重慶石墨烯研究院有限公司
• 主分類號: D01F6/50
• 分類號: D01F6/50;D01F1/10
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 王翔

本發明公開了一種高性能石墨烯?聚乙烯醇復合纖維制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1)石墨烯量子點的封閉異氰酸酯基功能化；2)聚乙烯醇?石墨烯量子點(PVA?GQD)紡絲溶液的制備；3)濕法紡絲；4)初生纖維的后處理；本發明簡便、流程短、成本低且適合大規模化生產，并無需對現有聚乙烯醇濕法紡絲工藝設備進行改動，所制得PVA?GQD纖維不僅具有優異的力學性能和易分散特性，并且外觀呈現金屬光澤，是非常理想的混凝土增強材料、包裝材料和服用面料。

技術領域

本發明涉及復合纖維的制備領域，具體是一種高性能石墨烯-聚乙烯醇復合纖維制備方法。

背景技術

聚乙烯醇(PVA)是一種性能優良、用途廣泛的聚合物，由其制備的高性能纖維具有優異的耐腐蝕性、耐氣候性和與基材界面良好的粘結性能，可制成抗拉強度高、蠕變性好、耐磨、耐化學腐蝕、耐微生物及導水性優良的土工布，用于各種水壩、公路、鐵路、橋梁等建筑工程，能顯著提高施工質量，降低工程成本。此外PVA纖維具有抗沖擊、耐氣候性和耐海水腐蝕性等綜合性能出眾的特點，適宜用作各種類型的漁網、漁具、纜繩等，在海洋捕魚及交通運輸等方面有很好的應用市場。同時PVA纖維還可用作輪胎簾子線、汽車安全帶、高性能繩索及塑料、橡膠增強材料等。

隨著社會的進步，上述應用領域均對PVA的強度和模量提出了更高的要求，因此發展高強度高模量的PVA纖維制造技術具有重大意義。目前，為提高PVA纖維的強度和模量，國內外均投入大量人力物力競相研究，如美國、日本等國家開發了PVA凝膠紡絲、PVA含硼交聯濕法紡絲、干濕法紡絲等。

我國目前高強度高模量PVA纖維主要采用加硼紡絲技術，所制得的纖維中含有較高比例的硼元素(通常為0.4％)，隨著環境保護呼聲日益高漲，已逐漸不能滿足歐洲等用戶國家的產品要求，因此當前開發無硼、生產成本低廉的高強度高模量PVA纖維的制造技術顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中存在的問題，提供一種高性能石墨烯-聚乙烯醇復合纖維制備方法。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種高性能石墨烯-聚乙烯醇復合纖維制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)石墨烯量子點的封閉異氰酸酯基功能化

1.1)將稱量好的氧化石墨烯量子點、二異氰酸酯和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)混合得到混合溶液A；

所述氧化石墨烯量子點的重量份數為100～1000份；所述二異氰酸酯的重量份數為1000～10000份；所述N,N-二甲基甲酰胺的重量份數為1000～10000份；

1.2)將步驟1.1)中得到的混合溶液A進行超聲處理后，置于80～90℃條件下進行反應，24～48h后冷卻至室溫，得到產物A；所述超聲處理的時間為30～60min；

將產物A進行離心處理后，使用乙醚進行清洗后，得到產物B；

將產物B置于60℃條件下進行干燥，12～48h后得到產物C；

1.3)將稱量好的產物C和N,N-二甲基甲酰胺混合后，進行超聲得到混合液體B；所述超聲時間為20分鐘；

將混合液體B置于80～100℃的條件下，加入封閉劑，反應3～6小時后得到混合液體C；

所述產物C的重量份數為100～1000份；所述N,N-二甲基甲酰胺的重量份數為1000～10000份；所述封閉劑的重量份數為100～1000份；

1.4)將步驟1.3)中得到的混合液體C進行抽濾水洗，得到產物D；

將產物D置于80℃條件下，真空干燥12～48h，得到封閉異氰酸酯基功能化的石墨烯量子點(GQD)；

2)聚乙烯醇-石墨烯量子點(PVA-GQD)紡絲溶液的制備