[發(fā)明專利]一種氧化石墨烯纖維的制備方法及得到的纖維

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910362369.X
• 申請(qǐng)日: 2019-04-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110029409A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 隋坤艷;潘娜;崔慧琳;李玉鈺;譚業(yè)強(qiáng);范汶鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號(hào): D01F8/18
• 分類號(hào): D01F8/18
• 代理公司: 北京匯捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11531
• 代理人: 于鵬

本發(fā)明公開(kāi)了一種氧化石墨烯纖維的制備方法及得到的纖維，其中，利用濕法紡絲的方法將聚電解質(zhì)配制成紡絲原液，在凝固槽內(nèi)加入氧化石墨烯作為凝固浴，將紡絲原液注入凝固浴內(nèi)，進(jìn)行擴(kuò)散反應(yīng)，卷繞，洗滌，干燥，即得所述氧化石墨烯纖維；其中，所述制備方法設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、可紡性好、適于規(guī)?；a(chǎn)，同時(shí)，所制得纖維具有多層纖維壁；同時(shí)，所述纖維具有良好的拉伸強(qiáng)度、超高的比表面積，在催化、吸附、柔性傳感器、保溫隔熱材料和組織工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

[相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用]

本申請(qǐng)要求于2018年11月30日在國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的發(fā)明專利申請(qǐng)2018114506303的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，該申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氧化石墨烯纖維，具體涉及氧化石墨烯纖維的制備，特別地，涉及具有多層纖維壁的氧化石墨烯纖維的制備方法及得到的纖維。

背景技術(shù)

層狀結(jié)構(gòu)在大自然中比比皆是，各色各樣生物體通過(guò)分子片斷間的各種弱相互作用自發(fā)地組裝、堆積形成多層次的空間結(jié)構(gòu)，并最終實(shí)現(xiàn)其生物功能，例如貝殼、樹(shù)的年輪等都呈高度重復(fù)性的多層圖案化排列。受自然界啟發(fā)，科學(xué)家們深入開(kāi)展了多層結(jié)構(gòu)材料的仿生設(shè)計(jì)與制備及其理論研究。

多層結(jié)構(gòu)材料的制備目前主要以LBL方法為主，LBL 最初是基于聚電解質(zhì)陰陽(yáng)離子之間的靜電絡(luò)合作用交替逐層沉積構(gòu)筑多層薄膜材料的一種方法，后來(lái)拓展到氫鍵、電荷轉(zhuǎn)移及分子識(shí)別等一些弱作用力。

多層結(jié)構(gòu)材料的制備也可通過(guò)微流控技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于傳熱快，反應(yīng)溫度和有效反應(yīng)時(shí)間等反應(yīng)條件可精確控制，微流控可實(shí)現(xiàn)多層及復(fù)雜結(jié)構(gòu)纖維的構(gòu)筑。

石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化方式結(jié)合形成的單原子層厚度的二維納水碳材料，具有優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)等性能，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。石墨烯纖維是石墨烯納米片在一維受限空間的組裝體，使得石墨烯在納水尺度的優(yōu)異性能遺傳到宏觀尺度，極大地拓展了石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域，利用石墨烯制備多層纖維可以獲得功能性多層纖維。

然而，通過(guò)微流控構(gòu)筑的多層結(jié)構(gòu)纖維確切地講只能稱之為分區(qū)纖維，且其尺寸局限在微納尺度，纖維的直徑在100～200μm，長(zhǎng)度在數(shù)米范圍內(nèi)，層數(shù)最多為3層，且層與層之間并不存在間隔，因此宏觀尺度意義上多層結(jié)構(gòu)纖維的制備仍然無(wú)法突破。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，提供一種工藝簡(jiǎn)單、環(huán)保的多層結(jié)構(gòu)氧化石墨烯纖維的制備方法，制備成本低且適于規(guī)模化生產(chǎn)；同時(shí)，所制得氧化石墨烯纖維的纖維壁為單層或多層，從而完成本發(fā)明。本發(fā)明的目的之一在于提供一種氧化石墨烯纖維的制備方法，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)一種氧化石墨烯纖維的制備方法，其中，所述方法包括以下步驟：

步驟1、將聚電解質(zhì)加入水中，得到紡絲原液；

步驟2、將氧化石墨烯加入水中，任選地進(jìn)行攪拌和 /或超聲，得到凝固?。?/p>

步驟3、將步驟1得到的紡絲原液注入步驟2得到的凝固浴內(nèi)，進(jìn)行卷繞、洗滌和干燥處理，得到所述氧化石墨烯纖維。

(2)根據(jù)上述(1)所述的制備方法，其中，在步驟1中，所述聚電解質(zhì)為帶有正電荷的聚電解質(zhì)，優(yōu)選選自殼寡糖、聚烯丙胺鹽酸鹽、聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯中的一種或幾種，例如殼寡糖。

(3)根據(jù)上述(1)或(2)所述的制備方法，其中，在步驟1中，所述聚電解質(zhì)的分子量為2000～10000Da，優(yōu)選為2000～6000Da。

(4)根據(jù)上述(1)至(3)之一所述的制備方法，其中，在步驟1中，在所述紡絲原液中，聚電解質(zhì)的質(zhì)量百分比濃度為5～60％，優(yōu)選為5～40％，更優(yōu)選為5～20％，例如 5～10％。