[发明专利]一种石墨烯凝胶改性的石膏晶须导电纸填料及制备方法

说明书

本发明提出一种石墨烯凝胶改性的石膏晶须导电纸填料及制备方法，所述改性石膏晶须造纸填料是将石膏晶须先浸渍于石墨烯浆料中，然后捞出再浸入丙烯酰胺单体和交联剂的混合溶液，并加入引发剂，搅拌反应得到水凝胶纺丝液，最后静电纺丝而制得。本发明提供的改性凝胶包覆改性石膏晶须，在石膏晶须表面生成的石墨烯‑聚丙烯酰胺水凝胶，有效改善了石墨烯与水凝胶的结合强度，借助凝胶包覆层的高韧性和石墨烯的增强作用，能够增加晶须与纸浆的亲合力，增加改性石膏晶须与纸张的附着力，用作造纸填料时添加量小，并可显著提升纸张的导电性、强度和韧性。

技术领域

本发明涉及功能导电纸技术领域，特别是涉及一种石墨烯凝胶改性的石膏晶须导电纸填料及制备方法。

背景技术

导电纸是一种具有导电功能的功能纸，它具有导电、导热、吸收及屏蔽电磁波等功能，可以广泛应用于各类仪表仪器的防静电包装，精密电子行业、航空航天的电磁福射屏蔽罩，新能源和电化学材料、传感器和耐加热器等。现有导电纸的主要制造方法有：湿法、干法、涂布法和印刷法等。然而，现有的有的制备导电纸的方法在实际应用过程中均存在一定的缺陷和局限性，有的易出现掉“粉”的现象，特别是涂布法和印刷发工艺复杂，价格较高。

其中直接由以水为介质的湿法抄造的天然植物纤维纸，其工艺成熟，成本低，易于量产。将导电材料用于湿法抄纸将大幅降低导电纸的制造成本。然而导电材料难以与植物纤维纸复合抄造。尤其是将石墨烯用于导电材料在抄纸时存在掉粉、难以分散等困难。

石膏晶须在在造纸行业已有应用。主要是在石膏晶须加入助剂后以胶体状态存在，具有强烈的吸附性，它通过大量吸附带正电荷的电解质，与带负电荷的纤维形成桥联作用，从而使石膏晶须留着在纤维上，能和木质纤维很好地结合在一起，抄造出性能优良的纸张。尤其是，采用改性水凝胶石膏晶须进行包覆处理，结果表明用改性水凝胶包覆石膏晶须能有效地抑制硫酸钙溶解，溶解度较未包覆石膏晶须的降低，包覆石膏晶须的单程留着率提高。

中国发明专利申请号201210471967.9公开了一种无机造纸纤维硫酸钙晶须的表面包覆改性方法，包括以下步骤：（1）将相对于硫酸钙晶须的质量份数1-10％的分散剂，与硫酸钙晶须混合于水中，对硫酸钙晶须进行分散处理；处理完后，过滤、烘干得到高度分散的硫酸钙晶须；（2）量取设定体积比的水、乙醇、氨水和有机硅源，将其中的水、乙醇、氨水置于三口烧瓶中，进行磁力搅拌，再加入适量的表面活性剂，混合均匀备用；（3）将制备所得的高度分散硫酸钙晶须，加入所述盛有混合溶液的三口烧瓶中，混合均匀后，分批慢慢加入所量取的有机硅源；（4）将所制得的混合溶液，在25℃温度下，搅拌改性；沉降8-10小时，过滤，在95℃温度下烘干，制得改性硫酸钙晶须。中国发明专利申请号201711291743.9公开了为一种改性硫酸钙晶须造纸填料的制备方法，该方法采用价格低廉的无机物作为改性剂，在一定条件下对硫酸钙晶须进行湿法化学包覆改性，即利用改性剂生成一种溶解度很低的沉淀包覆于硫酸钙晶须的表面，从而达到降低硫酸钙晶须溶解度的效果，最后将其过滤、洗涤、烘干分散即可。

发明内容

针对目前抄造导电纸时，导电石墨烯难以在纸中着留和分散的问题，本发明提出一种石墨烯凝胶改性的石膏晶须导电纸填料及制备方法，从而增加了改性石膏晶须与纸张的附着力，可显著提升纸张的强度和韧性。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种石墨烯凝胶改性的石膏晶须导电纸填料，所述造纸填料是将石膏晶须先浸渍于石墨烯浆料中，然后捞出再浸入丙烯酰胺单体和交联剂的混合溶液，并加入引发剂，搅拌反应得到水凝胶纺丝液，最后静电纺丝而制得。

优选的，所述交联剂为缩合单宁。

优选的，所述引发剂为过硫酸铵。

本发明还提供了一种石墨烯凝胶改性的石膏晶须导电纸填料的制备方法，具体制备方法如下：

（1）将丙烯酰胺单体、交联剂加入去离子水中，搅拌均匀，得到混合溶液；