[发明专利]一种疏水石墨烯复合高分子纤维的静电纺丝及其制备方法

说明书

本发明涉及纳米材料领域，尤其涉及一种疏水石墨烯复合高分子纤维的静电纺丝制备方法。以石墨烯，疏水高分子为原料，通过静电纺丝的方法进行静电纺丝进而获得疏水石墨烯复合高分子纤维的静电纺丝。本发明克服了高分子材料与石墨烯混合溶解后的团聚问题，以及在用静电纺丝的方法制备复合纤维时存在的纺丝不连续、不成丝等问题，本发明的静电纺丝制备方法快捷简单，反应时间短，石墨烯含量高，纤维材料环境友好，应用领域广阔，工业化程度高，实用价值显著。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，尤其涉及一种疏水石墨烯复合高分子纤维的静电纺丝制备方法。

背景技术

石墨烯纳米材料包括单层石墨烯和多层石墨烯，即由碳原子按蜂窝状紧密排列而成的只有一个或多个碳原子厚度的二维片状晶体材料。与其他碳材料相比，石墨烯具有完美的大π共轭体系和最薄的单层原子厚度的结构，这使得石墨烯拥有非常优异和独特的光、电、热、机械等物理性能和化学性质。

石墨烯与纤维材料的复合，构建的功能纤维材料具有优异的吸附，催化，光热及电学等性能。目前关于石墨烯纤维制备方法很多，其中静电纺丝是制备纳米纤维的常用方法。对于石墨烯含量较高的复合纳米纤维的制备，由于石墨烯在横向的尺寸较大，易导致纤维断裂或不成丝，制备难道较大，所以未有相关报道与研究。

发明内容

本发明目的在于提供一种疏水石墨烯复合高分子纤维的静电纺丝及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种疏水石墨烯复合高分子纤维的静电纺丝制备方法，以石墨烯，疏水高分子为原料，通过静电纺丝的方法进行静电纺丝进而获得疏水石墨烯复合高分子纤维的静电纺丝。

具体为：

(1)石墨烯、高分子材料溶解于有机溶剂中，于70℃搅拌反应10h，获得纺丝液；

(2)将上述获得纺丝液于室温下水浴超声4h，而后通过静电纺丝的方法进行静电纺丝；

所述静电纺丝喷头于接受接收器距离为10-20cm，纺丝液流速为2.0-4.0mL/h；并于12-23kv电压的条件下进行。

所述纺丝液中按质量百分比计，高分子材料5％-30％，石墨烯0.1％-3％，余量为有机溶剂。

所述高分子材料为聚甲基丙烯酸甲酯或聚丙烯腈；优选为聚甲基丙烯酸甲酯；

有机溶剂为二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺；优选为二甲基甲酰胺。

所述石墨烯为石墨烯亚微颗粒，横向粒径不大于2μm；一般为在0.5μm-2μm；石墨烯颗粒越小，静电纺丝纤维连续性越好。

一种所述方法制备所得疏水石墨烯复合高分子纤维的静电纺丝，按所述方法制备获得疏水石墨烯复合高分子纤维的静电纺丝。

原理：本发明利用疏水高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯与石墨烯之间的吸附作用力，通过静电纺丝制备纤维丝，并将石墨烯包裹于聚甲基丙烯酸甲酯纤维中，从而形成疏水的石墨烯复合高分子纤维材料。

本发明具有如下优点：

本发明方法获得的疏水石墨烯复合高分子纤维的静电纺丝快捷简单，反应时间短，石墨烯含量高，纤维材料环境友好；具体为：

1.本发明的静电纺丝制备方法通过水浴超声方法克服了高分子材料与石墨烯混合溶解后的团聚问题，

2.以及通过调节高分子材料占纺丝液中的质量浓度，以及纺丝电压，克服了静电纺丝的方法制备石墨烯复合纤维时存在的纺丝不连续、不成丝等问题，

3.本发明方法获得静电纺丝的石墨烯含量高，纤维材料环境友好，应用领域广阔，工业化程度高，实用价值显著。

附图说明