[發(fā)明專利]一種石墨烯/聚氨酯復(fù)合可拉伸導(dǎo)電纖維及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810263600.5
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108385201A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯成義;王曉蕾;劉宇飛;李耀剛;王宏志;張青紅
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: D01F6/94
• 分類號: D01F6/94;D01F1/09;D01F11/08
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王婧

本發(fā)明提供了一種石墨烯/聚氨酯復(fù)合可拉伸導(dǎo)電纖維及其制備方法。所述的石墨烯/聚氨酯復(fù)合可拉伸導(dǎo)電纖維，其特征在于，包括聚氨酯纖維，所述的聚氨酯纖維具有孔洞，石墨烯摻雜在聚氨酯纖維的孔洞中，形成具有可拉伸性能的復(fù)合導(dǎo)電纖維。本發(fā)明的方法，可用于大規(guī)模制備石墨烯/聚氨酯復(fù)合可拉伸導(dǎo)電纖維，本發(fā)明所制備的石墨烯/聚氨酯復(fù)合可拉伸導(dǎo)電纖維具有良好的拉伸性能，在柔性電子元件，傳感器件等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石墨烯復(fù)合纖維及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種石墨烯/聚氨酯復(fù)合可拉伸導(dǎo)電纖維的制備方法。

背景技術(shù)

石墨烯是由sp²雜化碳原子組成的，呈現(xiàn)出正六邊形周期蜂窩點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，具有極薄的厚度。石墨烯作為一種典型的二維碳納米材料，具有機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱系數(shù)高、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)。因此，在電子、導(dǎo)電納米復(fù)合材料、薄膜、電磁屏蔽和傳感器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

石墨烯纖維是由二維的石墨烯組裝而成的宏觀一維碳材料，具有很好的電學(xué)性能和力學(xué)性能，并具有高的電導(dǎo)率和良好的柔韌性，這使石墨烯纖維的制備和應(yīng)用得到廣泛的研究。

目前，石墨烯纖維的主要制備方法為濕紡紡絲，制備出的石墨烯纖維具有良好的導(dǎo)電性等，然而得到的石墨烯纖維往往不能發(fā)生拉伸等形變，難以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種石墨烯/聚氨酯復(fù)合可拉伸導(dǎo)電纖維的制備方法，以聚氨酯為載體，石墨烯摻雜在聚氨酯纖維孔洞中，形成具有可拉伸性能的復(fù)合導(dǎo)電纖維。本發(fā)明的方法可用于大規(guī)模制備石墨烯/聚氨酯復(fù)合可拉伸導(dǎo)電纖維，所得到的石墨烯/聚氨酯復(fù)合可拉伸導(dǎo)電纖維在柔性電子元件，傳感器件等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種石墨烯/聚氨酯復(fù)合可拉伸導(dǎo)電纖維，其特征在于，包括聚氨酯纖維，所述的聚氨酯纖維具有孔洞，石墨烯摻雜在聚氨酯纖維的孔洞中，形成具有可拉伸性能的復(fù)合導(dǎo)電纖維。

本發(fā)明還提供了上述的石墨烯/聚氨酯復(fù)合可拉伸導(dǎo)電纖維的制備方法，其特征在于，包括：

步驟1：將氧化石墨超聲剝離分散在強(qiáng)極性有機(jī)溶劑中，得到氧化石墨烯分散液，加入聚氨酯到分散液中并攪拌得到溶膠紡絲液；

步驟2：將得到的溶膠紡絲液用注射器擠入到水凝固浴中，取出，干燥，得到氧化石墨烯/聚氨酯復(fù)合可拉伸纖維；

步驟3：將得到的氧化石墨烯/聚氨酯復(fù)合可拉伸纖維用弱還原性的水溶液還原，并清洗，干燥，得到石墨烯/聚氨酯復(fù)合可拉伸導(dǎo)電纖維。

優(yōu)選地，所述的強(qiáng)極性有機(jī)溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃或環(huán)己酮。

優(yōu)選地，所述的氧化石墨烯分散液的濃度為2～10mg mL^-1，超聲時間為12～72h，超聲儀的射頻功率為240～384W。

優(yōu)選地，所述的溶膠紡絲液中聚氨酯的質(zhì)量濃度范圍為15％～35％，磁力攪拌時間為24～48h。

優(yōu)選地，所述的步驟2中溶膠狀的紡絲原液的擠出速度為5～15mL h^-1。

優(yōu)選地，所述的弱還原性的水溶液為濃度為40～60mg mL-¹的氨水和濃度為10～50mg mL^-1的抗壞血酸的混合水溶液，混合質(zhì)量比為4∶1～6∶1

優(yōu)選地，所述的步驟3中的烘箱溫度為60～90℃，還原時間為12～48h。

優(yōu)選地，所述的步驟3中的清洗為用乙醇和去離子水清洗。

本發(fā)明利用濕法紡絲得到氧化石墨烯/聚氨酯復(fù)合可拉伸纖維，再用氨水和抗壞血酸混合水溶液還原得到石墨烯/聚氨酯復(fù)合可拉伸導(dǎo)電纖維。該方法易操作，成本低，具有廣泛的應(yīng)用前景。