[发明专利]一种石墨烯/竹纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯/竹纤维及其制备方法，公开了制备纤维的工艺包括汽蒸处理、螺旋挤压、机械磨浆和石墨烯分散液改性等工艺。本发明以石墨烯/竹纤维作为制备原料，利用螺旋挤压结合机械法磨浆，采用本法制备的纤维得率高、卡伯值低，整个过程没有引入有害化学品，确保了纤维的卫生特性。由于制浆过程中加入石墨烯分散液，使得获得的产品具有较好的抗菌性能，尤其对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、溶血性链球菌起到有效的抑制灭杀作用。

技术领域

本发明属于制浆造纸技术领域，具体地，涉及一种石墨烯/竹纤维及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种新型二维超薄纳米材料，因为其独特的结构、力学和电子性质，在药物投递、肿瘤治疗等生物纳米技术领域有着广阔的应用前景。有研究表明，石墨烯不但可以通过对细菌细胞膜进行切割，还能诱导细菌细胞膜上的磷脂分子脱离，从而实现石墨烯对细胞膜上磷脂分子的大规模直接抽取。这种切割和抽取的物理作用可导致细菌的细胞膜失去完整性而胞内物质外流，从而达到杀死细菌的效果。同时，石墨烯具有二维石墨层的新型纳米材料，具有高比表面积和可功能化表面，具有高柔性、高强度、高导电、高导热、导体和半导体等优异的结构、力学和电学特性，是理想的活性材料。

我国是世界竹类资源最丰富的国家，有竹类植物约39属，500余种，全国竹林和毛竹林面积约500多万hm²，资源十分丰富，素有/竹子王国之称。采用竹材制浆具有来源丰富、容易成浆、成本低廉、成纸表面平滑等优点，但也存在竹浆质量差、污染严重等普遍问题。虽然，现有技术中对竹纤维制浆进行了大量研究，但由于竹类含糖量、脂肪和蛋白质较高，若采伐期掌握不当或原料管理不善容易引起虫蛀和腐朽；竹节部位石细胞较多，纤维素含量低，药液渗透困难，不易煮透；竹材灰分多集中于皮部和节部，其含量高于木材但比草类原料低；竹浆漂率较高，单独用次氯酸盐漂白，漂后竹浆较易返黄；在黑液碱回收过程中易发生硅干扰，且制浆得率低；常采用的化学法制浆，导致纤维的卫生特性不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是竹纤维制浆技术不足，提供一种石墨烯/竹纤维制备方法。所述方法不但能够解决制浆得率低的问题，还能有效降低纸浆卡伯值，制备的纤维产品不仅卫生特性好，而且具有较好的导电性能和抗菌性能。

本发明的另一目的在于提供一种石墨烯/竹纤维制备方法制备得到的石墨烯/竹纤维。

本发明是通过以下技术方案实现的：

公开一种石墨烯/竹纤维制备方法，包括以下步骤：

S1.将竹子进行除渣处理，去除其中的泥沙和灰尘后，干燥直至含水量为20％～25％，将原竹切成长25mm～40mm、宽10mm～20mm的规格竹片，将上述竹纤维置于预汽蒸仓在80℃～90℃，进行汽蒸处理20min～30min后，进行螺旋挤压处理，压缩比为1.5～3:1；得到竹纤维粗浆料；

S2.将步骤S1得到的竹纤维粗浆料用水反复浸泡、分散和洗涤，直至洗涤水为中性后，送入高浓盘磨机进行常压磨浆，把磨浆后的浆料置入消潜洗涤，消潜温度为85℃～90℃，时间1～2h，使竹纤维舒张、伸直；

S3.向步骤S2中加入石墨烯分散液，混合均匀后，进行减压过滤55min～65min，于55℃～70℃下干燥80min～110min，得到含石墨烯的竹纤维。

进一步地，步骤S2中，所述磨浆浓度为15％～20％，温度为70℃～80℃，时间为3.5h。

进一步地，步骤S3中，所述石墨烯分散液的制备方法为：将氧化石墨烯加入到含分散剂的水或乙醇溶剂的溶液中，超声2h～4h，得到石墨烯分散液。

进一步地，步骤S3中，所述竹纤维与石墨烯分散液用量比例为70～75:2。本发明的另一目的在于公开上述石墨烯/竹纤维制备方法制备得到的石墨烯/竹纤维。

相比现有技术，本发明提供的石墨烯/竹纤维的制备方法具有以下优势：