[发明专利]一种高性能石墨烯-聚乙烯醇复合纤维制备方法

权利要求书

1.一种高性能石墨烯-聚乙烯醇复合纤维制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)石墨烯量子点的封闭异氰酸酯基功能化

1.1)将称量好的氧化石墨烯量子点、二异氰酸酯和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点的重量份数为100～1000份；所述二异氰酸酯的重量份数为1000～10000份；所述N,N-二甲基甲酰胺的重量份数为1000～10000份；

1.2)将步骤1.1)中得到的混合溶液A进行超声处理后，置于80～90℃条件下进行反应，24～48h后冷却至室温，得到产物A；所述超声处理的时间为30～60min；

将产物A进行离心处理后，使用乙醚进行清洗后，得到产物B；

将产物B置于60℃条件下进行干燥，12～48h后得到产物C；

1.3)将称量好的产物C和N,N-二甲基甲酰胺混合后，进行超声得到混合液体B；所述超声时间为20分钟；

将混合液体B置于80～100℃的条件下，加入封闭剂，反应3～6小时后得到混合液体C；

所述产物C的重量份数为100～1000份；所述N,N-二甲基甲酰胺的重量份数为1000～10000份；所述封闭剂的重量份数为100～1000份；

1.4)将步骤1.3)中得到的混合液体C进行抽滤水洗，得到产物D；

将产物D置于80℃条件下，真空干燥12～48h，得到封闭异氰酸酯基功能化的石墨烯量子点(GQD)；

2)聚乙烯醇-石墨烯量子点(PVA-GQD)纺丝溶液的制备

2.1)将称量好的封闭异氰酸酯基功能化的石墨烯量子点、分散剂、聚乙烯醇溶于水中，搅拌、分散，配制成PVA1788-GQD溶液；

所述聚乙烯醇的聚合度为1700，醇解度88％；

所述封闭异氰酸酯基功能化的石墨烯量子点的重量份数为0.005～0.02份；所述分散剂的重量份数为0.005～0.02份；所述聚乙烯醇1788的重量份数为0.02份；所述水的重量份数为84.94～89.97份；

2.2)将步骤2.1)中得到的PVA1788-GQD溶液置于95～100℃条件下，加入聚乙烯醇，搅拌5～8小时后，得到聚乙烯醇-石墨烯量子点纺丝溶液；

所述聚乙烯醇的重量份数为10～15份，所述聚乙烯醇的聚合度为1700～2800，分子量分布为1.5～2.0，醇解度为99％；

所述搅拌速率为50～200转/分钟；

3)湿法纺丝

以步骤2.2)中得到的聚乙烯醇-石墨烯量子点纺丝溶液为原料，采用普通湿法纺丝机进行湿法纺丝，制备PVA-GQD初生纤维；

4)初生纤维的后处理

将步骤3)中得到的PVA-GQD初生纤维进行多级热拉伸、热定型，获得高强度高模量PVA-GQD复合纤维。

2.根据权利要求1所述的一种高性能石墨烯-聚乙烯醇复合纤维制备方法，其特征在于：所述步骤1.1)中的石墨烯量子点的石墨片层为1～3层、尺寸为10～100nm。

3.根据权利要求1所述的一种高性能石墨烯-聚乙烯醇复合纤维制备方法，其特征在于：所述步骤1.1)中的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯或4、4’-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种高性能石墨烯-聚乙烯醇复合纤维制备方法，其特征在于：所述步骤1.3)中的封闭剂为苯酚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚或甲乙酮肟中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种高性能石墨烯-聚乙烯醇复合纤维制备方法，其特征在于：所述步骤2)中制得聚乙烯醇-石墨烯量子点纺丝溶液后，采用500目筛网进行过滤，脱泡，制备均匀稳定的纺丝原液。

6.根据权利要求1所述的一种高性能石墨烯-聚乙烯醇复合纤维制备方法，其特征在于：所述步骤3)结束后，根据用途不同，对PVA-GQD复合纤维进行缩醛化、上油、卷曲和/或切断。