[发明专利]一种高导热聚丙烯腈纤维及其制备方法

摘要

本发明涉及一种高导热聚丙烯腈纤维及其制备方法，特别是提供一种在丙烯腈进行聚合反应时添加石墨烯浓缩液使得石墨烯均匀分散在聚丙烯腈纺丝原液中并对原液进行湿法纺丝制备的高导热聚丙烯腈纤维及其制备方法。本发明先将超细石墨烯在水性钛酸酯的水溶液中经过磁场、超声处理，再在磁场中进行蒸馏制得石墨烯浓缩液，将单体、引发剂以及石墨烯浓缩液分别加入到溶剂中进行加热聚合反应，反应结束后制得聚丙烯腈纺丝原液，最后对纺丝原液进行湿法纺丝制得高导热聚丙烯腈纤维。所述高导热聚丙烯腈纤维中含有均匀分散的经特殊处理过的超细石墨烯，处理过的石墨烯能与聚丙烯腈很好的结合，从而大幅改善聚丙烯腈的导热性能。

主权项

一种高导热聚丙烯腈纤维的制备方法，其特征在于，在丙烯腈进行聚合反应制备聚丙烯腈时加入石墨烯浓缩液，通过原位聚合制得含石墨烯的聚丙烯腈纺丝原液，纺丝原液经过湿法纺丝工艺制得高导热聚丙烯腈纤维；所述石墨烯浓缩液的制备方法：先将水性钛酸酯溶解在水中，然后加入超细石墨烯粉体，在磁场中进行超声分散，即得到石墨烯分散液；然后在外加磁场作用下，将石墨烯分散液进行蒸馏或减压蒸馏，即获得石墨烯浓缩液；所述石墨烯粉体在所述石墨烯分散液中的质量分数为0.5～8％，所述水性钛酸酯的质量小于等于石墨烯粉体质量的2％，所述石墨烯浓缩液中石墨烯的质量分数为30‑70％；所述的水性钛酸酯是双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯，或双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物溶液，或双(二辛基焦磷酸酯)羟乙酸酯钛酸酯，或双(二辛基二乙醇)乙二胺钛酸酯，或二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯；所述超细石墨烯粉体的尺寸为：长和宽分别为1～10微米，厚度为6～10纳米；所述石墨烯浓缩液中超细石墨烯的尺寸为：长和宽分别为1～10微米，厚度为1～6纳米；所述蒸馏是指通过加热使得水分蒸发而使得石墨烯分散液中石墨烯浓度提高的过程，蒸馏温度为80～100℃，蒸馏时间为10～60分钟；所述减压蒸馏的参数为：真空度为‑0.01MPa～‑0.1MPa，蒸馏温度为50～80℃，蒸馏时间为10～30分钟。所述超声分散磁场对应的磁场强度为0.5～5T；所述外加磁场的磁场强度为2‑6T；所述的超声分散的超声波频率为20～30KHz，功率为1‑5千瓦，超声分散时间为30～90分钟，温度控制为10～60℃。