[發明專利]一種高導電和高導熱的細菌纖維素/石墨烯復合紙及其制備方法

在審

• 申請號: 202110841253.1
• 申請日: 2021-07-23
• 公開（公告）號: CN113583270A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 王小慧;凌浩
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08J7/12;C08L1/02;C08L33/26;C08L5/04;C08L77/04;C08L3/04;C08L71/02;C08L5/06;C08K3/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳智英

本發明屬于導電導熱細菌纖維素紙的技術領域，公開了一種高導電和高導熱的細菌纖維素/石墨烯復合紙及其制備方法。方法：1)將細菌纖維素分散于水中制漿；將漿料與石墨烯分散液、分散劑、增稠劑和塑化劑混勻，得到復合漿料；2)將復合漿料涂膜，干燥，得到復合紙；3)將復合紙浸泡于水溶性鈣鹽與稀硝酸的混合溶液中，清洗，干燥，熱壓，得到細菌纖維素/石墨烯復合紙。本發明的方法簡單，成本低，可實現石墨烯的完全附著以及摻雜量可控；所制備的復合紙導電率最高可達54644.81S/m，穿面導熱率最高可達2.846W/mk，平面熱導率最高可達42.597W/mk；且本發明的復合紙具備較好的機械性能，可彎曲折疊。

技術領域

本發明屬于導電導熱功能紙的技術領域，具體涉及一種高導電和高導熱的細菌纖維素/石墨烯復合紙及其制備方法。

背景技術

細菌纖維素是一種特殊的纖維素，其由微生物如木醋桿菌在體外合成，故而又稱為微生物纖維素。細菌纖維素的微觀結構是由直徑小于100nm的超細纖維素納米纖維交織組成，構成了納米纖維網絡。這樣的結構使細菌纖維素易于吸附、分散及負載其它納米功能性顆粒。除此之外，細菌纖維素具有高強度、高結晶度以及良好的親水性能，可以結合比自身干重大60～700倍的水。由細菌纖維素制備的特種紙已經在食品、醫藥、化工、面膜、造紙、高級音響設備、濾膜滲透膜和精紡等方面取得成功應用。將細菌纖維素紙賦予高導電性和高導熱性可以拓寬其應用領域。石墨烯具有高熱導率(純的無缺陷的單層石墨烯的熱導率高達5300W/mK)，高電導率(約10⁶S/m)，可以作為導電導熱摻雜成分提高細菌纖維素紙的導電和導熱性能。

目前，學者們研究出了很多將細菌纖維素與石墨烯復合的方法，例如摻雜、表面涂覆、抽濾和原位培養等等，然而這些方法的導電效果均不理想，且摻雜量不易調控，形成的導電紙/膜的強度也較差。

中國專利CN102174214B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材料浸泡在石墨烯溶液中，或將細菌纖維素打成漿液，與石墨烯溶液混合后抽濾得到復合膜。該方法無法調控石墨烯的摻雜量，浸泡過程與抽濾過程中石墨烯的滲入量與流失量無法確定。同時，專利中沒有對復合膜的導熱導電性能進行表征。

中國專利申請CN102924755B公開了一種細菌纖維素和石墨烯原位共培養制備細菌纖維素/石墨烯復合材料的方法。該方法可以使石墨烯均勻生長在細菌纖維素網狀纖維結構中，但缺點是對石墨烯的生長量無法確定，無法精確調控復合紙的性能。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種高導電和高導熱的細菌纖維素/石墨烯復合紙及其制備方法。本發明的方法能夠使石墨烯全部附著在細菌纖維素纖維上，從而提高復合紙的導電性及導熱性，同時可以控制石墨烯的摻雜量對復合紙的導電導熱性能進行調控，隨后進行后處理可以進一步提高復合紙的耐水性以及導電性。所得復合紙均一性好、良品率高。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現：

一種高導電和高導熱細菌纖維素/石墨烯復合紙的制備方法，包括以下步驟：

1)將細菌纖維素分散于水中制漿，得到細菌纖維素漿料；

2)將細菌纖維素漿料與石墨烯分散液、分散劑、增稠劑和塑化劑混合均勻，得到細菌纖維素/石墨烯復合漿料；

3)將復合漿料進行涂膜，干燥，獲得復合紙；

4)將復合紙浸泡于水溶性鈣鹽與稀硝酸的混合溶液中進行后處理，水清洗后干燥；

5)將干燥后的復合紙進行熱壓，得到高導電和高導熱細菌纖維素/石墨烯復合紙。