[发明专利]掺杂氧化石墨烯的复合纳米纤维纱的制备方法

说明书

本发明涉及纺织技术领域，具体地涉及一种掺杂氧化石墨烯的复合纳米纤维纱的制备方法。掺杂氧化石墨烯的复合纳米纤维纱的制备方法，包括如下步骤：（1）纺丝液的制备；（2）静电纺PAN‑GO纳米纤维纱的制备；（3）PAN‑GO‑PPy复合纳米纤维纱的制备。本发明通过静电纺丝技术制备了PAN‑GO‑PPy复合纳米纤维纱线，相比纯PAN纳米纤维其直径更细，显示了优秀的力学性能和导电性。这种导电纳米纤维复合纱在航空航天、建筑、电子和纺织等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及纺织技术领域，具体地涉及一种掺杂氧化石墨烯的复合纳米纤维纱的制备方法。

背景技术

导电聚合物(CPs)是指通过掺杂等手段，使得电导率能处于半导体和导体范围内的聚合物，又称导电高分子。导电聚合物具有较高的电导率、稳定的机械性能及低价高效的优点，在传感器、电子器件和电磁防护等领域具有广阔的应用前景。常见的导电聚合物有聚乙炔、聚噻吩、聚毗咯、聚苯胺和聚双炔等。

聚吡咯(PPy)在电子、生物和医学等领域具有重大应用前景，但是由于聚吡咯的可加工性差，结构刚硬。难以用纯聚吡咯进行电纺。为了克服这一缺点，常将其与可纺性好的聚合物混合。或通过在纳米材料表面进行原位聚合的方法制备导电纳米材料。原位聚合法制备聚吡咯具有操作过程简单，成本低廉等优势。

静电纺丝是制备微纳米纤维最简单和有效的方法，因其自身奇特的结构特性，使其在过滤材料、医学、电池和传感器等领域具有广阔的应用前景。但是，大部分纳米材料是随机排列的，较差的可加工性和力学性能限制了其在多个领域的应用。

其中，GO为氧化石墨烯，PAN为聚丙烯腈。

发明内容

本发明旨在针对上述问题，提出一种掺杂氧化石墨烯的复合纳米纤维纱的制备方法。

本发明的技术方案在于：

掺杂氧化石墨烯的复合纳米纤维纱的制备方法，包括如下步骤：

（1）纺丝液的制备；

先将氧化石墨烯溶于 N-N二甲基甲酰胺中超声5 h，然后将聚丙烯腈粉末溶于均匀的GO分散液中，再经磁力搅拌器搅拌溶解后得到质量分数为10%的掺杂氧化石墨烯的PAN纺丝液，温度为60% ，时问为3h；

（2）静电纺PAN-GO纳米纤维纱的制备；

利用双重共轭静电纺装置进行静电纺丝，得到PAN-GO纳米纤维纱；静电纺丝的参数为：聚丙烯腈溶液质量分数10%，石墨烯占聚丙烯腈质量的0.5% ，电压为l6～J8 kV， 纺丝溶液总流量为2.0～4.4 mL/h，正负喷头溶液流量比1：3～3：l，正负针头间的距离l4～20 cm，喷头距离喇叭口边缘的垂直距离为4 cm，针头内径0.41 mm，喇叭转速0～180 r/min，卷绕速度0～50 r/min；

（3）PAN-GO-PPy复合纳米纤维纱的制备；

先将PAN-GO纳米纤维纱浸渍丁90 mmol/L 的FeCl₃·6H₂O去离子水溶液中30min，使PAN-GO纳米纤维纱中的纤维表面吸附大量氧化剂；然后将均匀吸附有氧化剂的纳米纤维纱悬挂于75mmol/L 的的单体吡咯去离子水溶液中，在O℃冰浴条件下聚合反应；最后将PAN-GO纳米纤维纱从溶液中取出，用无水乙醇冲洗后放入60℃真空烘箱巾干燥2 h，即得到PAN-GO-PPy复合纳米纤维纱线。

本发明的技术效果在于：

本发明通过静电纺丝技术制备了PAN-GO-PPy复合纳米纤维纱线，相比纯PAN纳米纤维其直径更细，显示了优秀的力学性能和导电性。这种导电纳米纤维复合纱在航空航天、建筑、电子和纺织等领域具有广阔的应用前景。

具体实施方式