[發明專利]一種共堿體系原位自組裝纖維素/石墨烯復合纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 201910071348.2
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109913965B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 盧紅斌;馬建華;王鵬;潘紹學;張佳佳;劉沛瑩;劉意成;吳天琪
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: D01F2/02
• 分類號: D01F2/02;D01F1/09
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

1.一種共堿體系原位自組裝纖維素/石墨烯纖維材料，其特征在于，所述的共堿體系原位自組裝纖維素/石墨烯纖維材料原料由纖維素溶液與石墨烯分散液組成，其中：所述的纖維素溶液中的溶劑組成為3-10wt%的堿性化合物，3-20wt%的尿素或硫脲，其余為水，其總重量滿足100%；纖維素溶液與石墨烯分散液的質量比為100:1-1:1；

共堿體系原位自組裝纖維素/石墨烯纖維材料的制備方法，具體步驟如下：

（1）石墨烯分散液的制備

以石墨為原料，使用插層劑對石墨插層，以降低其層間相互作用，然后直接在堿性水溶液中對插層石墨進行超聲或者剪切剝離，共堿溶液分散，進而獲得高濃度的石墨烯分散液；

（２）纖維素溶液的制備

將堿性化合物，尿素或硫脲以及水混合均勻，得到纖維素溶液的溶劑，將纖維素溶液的溶劑冷卻至-12℃- -4℃，纖維素加入到纖維素溶液的溶劑中，高速攪拌，使纖維素快速溶解，獲得高溶解度的透明纖維素濃溶液；

（３）將步驟（２）得到的纖維素溶液與步驟（1）得到的石墨烯分散液按比例混合后，經3-5wt%的稀酸凝固浴自組裝，牽伸，上油，干燥，制備得到纖維素/石墨烯纖維材料。

2.根據權利要求1所述的共堿體系原位自組裝纖維素/石墨烯纖維材料，其特征在于，所述纖維素溶液的溶劑中，堿性化合物包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鋰、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸氫鋰、氫氧化銨或氫氧化四丁基銨中的一種或它們之間任意組合。

3.根據權利要求1所述的共堿體系原位自組裝纖維素/石墨烯纖維材料，其特征在于，所述的纖維素溶液中的纖維素含量為0.2-20 wt%。

4.根據權利要求1所述的共堿體系原位自組裝纖維素/石墨烯纖維材料，其特征在于，所述纖維素為分子量小于10×10⁴的天然或再生纖維素。

5.一種如權利要求1所述的共堿體系原位自組裝纖維素/石墨烯纖維材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

（1）石墨烯分散液的制備

以石墨為原料，使用插層劑對石墨插層，以降低其層間相互作用，然后直接在堿性水溶液中對插層石墨進行超聲或者剪切剝離，共堿溶液分散，進而獲得高濃度的石墨烯分散液；

（２）纖維素溶液的制備

將堿性化合物，尿素或硫脲以及水混合均勻，得到纖維素溶液的溶劑，將纖維素溶液的溶劑冷卻至-12℃- -4℃，纖維素加入到纖維素溶液的溶劑中，高速攪拌，使纖維素快速溶解，獲得高溶解度的透明纖維素濃溶液；

（３）將步驟（２）得到的纖維素溶液與步驟（1）得到的石墨烯分散液按比例混合后，經3-5wt%的稀酸凝固浴自組裝，牽伸，上油，干燥，制備得到纖維素/石墨烯纖維材料。