[发明专利]一种石墨烯/UHMWPE复合纤维及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种石墨烯/UHMWPE复合纤维及其制备方法，其中的石墨烯含量占UHMWPE含量的0.05‑5wt％。其制备方法为：将石墨烯预先分散到溶剂中，形成均匀的石墨烯分散液，然后将UHMWPE粉在加热条件下充分溶解于溶剂中，再与上述方法得到的石墨烯分散液充分混合，充分混合后的UHMWPE/石墨烯混合溶液采用冻胶纺丝法进行纺丝，再经过溶剂萃取、牵伸，得到石墨烯/UHMWPE复合纤维。本发明制备的石墨烯/UHMWPE复合纤维力学强度提升明显，拉伸强度可达29cN/dtex，拉伸模量可达1300cN/dtex。通过改变石墨烯与UHMWPE粉的添加比例、石墨烯的尺寸及不同的分散工艺可以对石墨烯/UHMWPE复合纤维的力学性能进行调控。

主权项

1.一种石墨烯/UHMWPE复合纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)石墨烯分散液的制备：将油性分散剂加入到溶剂中，搅拌至溶解，再向溶剂中加入石墨烯粉体，再进行机械分散处理，得到分散的石墨烯分散液；2)UHMWPE溶液的制备：将UHMWPE粉充分溶解于溶剂中，形成UHMWPE溶液；3)液液混合：将石墨烯分散液与UHMWPE溶液充分混合，得到UHMWPE/石墨烯混合溶液；4)纺丝、萃取、牵伸：对步骤3)得到的UHMWPE/石墨烯混合溶液采用冻胶纺丝法进行纺丝，再经过溶剂萃取、牵伸，得到石墨烯/UHMWPE复合纤维；所述步骤1)中，所述石墨烯粉体采用烷基化改性石墨烯粉体，即接枝有烷基链的石墨烯粉体，所述烷基改性石墨烯粉体按如下方法制得：a.将水性分散剂、润湿剂、烷基化改性剂溶解于水中，再加入氧化石墨，得到氧化石墨的悬浮液，再将悬浮液置于乳化机中对氧化石墨进行机械剥离，氧化石墨在剥离解理的同时与烷基链进行接枝反应，形成接枝有烷基链的氧化石墨烯溶液；b.对步骤a中得到的接枝有烷基链的氧化石墨烯溶液进行抽滤、洗涤，再于300℃以下干燥还原，得到烷基化改性的石墨烯粉体。