[发明专利]一种单层多孔石墨烯增强碳纤维鱼竿的制备方法

摘要

本发明公布了一种单层多孔石墨烯增强碳纤维鱼竿的制备方法，属于高分子材料技术领域，其特征在于，首先将膨胀石墨剥离成石墨烯微片分散液，喷干制得石墨烯微片粉末，经氧化后在NMP分散液中微波处理制得单层的多孔石墨烯前驱物，最后用强碱对此前驱物进行活化处理，得到孔洞丰富、孔径较大的单层多孔石墨烯，再与碳纤维复合制得碳纤维布材料，最终经剪裁卷制成鱼竿；本发明的单层多孔石墨烯能够极易包覆碳纤维的同时，又为鱼竿固化过程中树脂在碳纤维布之间的流通提供足够的通道，使得石墨烯与碳纤维以及碳纤维自身之间形成连续性佳的有机整体，进而大大提高碳纤维鱼竿的拉伸弯折强度，显著增大鱼竿钓重。

主权项

1.一种单层多孔石墨烯增强碳纤维鱼竿的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：（1）单层多孔石墨烯的制备：a、以总重量份数100份计，取1‑5份膨胀石墨分散于溶有分散剂的溶剂中，通过高速剪切机进行高速剪切剥离，将蠕虫状结构的膨胀石墨剥离成10层以下的片状结构，得到石墨烯微片分散液；所述分散剂重量为膨胀石墨的30‑80%，余量为溶剂；所述溶剂采用去离子水、NMP、DMF中的一种，所述分散剂采用CMC、SDS、PVP、BYK163中的一种；b、将上述石墨烯微片分散液静置8‑24h，取上层稳定分散液，采用喷雾干燥法制得剥离的石墨烯微片粉末；c、取上述石墨烯微片粉末1‑3g加入至100‑150ml浓硫酸中，边搅拌边加入5‑20ml H₂O₂溶液中，室温下持续搅拌反应20‑90min，得到氧化石墨烯分散液；所述H₂O₂溶液的浓度为35‑50%；d、将上述氧化石墨烯分散液先用去离子水洗涤至中性，再用NMP充分洗涤至NMP完全置换掉氧化石墨烯分散液中的去离子水，得到氧化石墨烯NMP分散液；e、将上述氧化石墨烯NMP分散液超声处理1‑6h，将10层以下的氧化石墨烯微片进行二次剥离；f、将超声处理后的氧化石墨烯NMP分散液进行微波辐射处理，300‑900W下微波辐射3‑10min至NMP全部燃烧完毕，NMP在微波作用下挥发并燃烧，氧化石墨烯在NMP燃烧产生的热量作用下发生还原反应并再次膨开形成单层的表面具有孔洞结构的单层多孔石墨烯前驱物；g、取上述单层多孔石墨烯前驱物与0.5‑15gKOH混合，在N₂保护下于管式炉中400‑1000℃下进行活化0.5‑4h，得到单层多孔石墨烯；（2）单层多孔石墨烯/碳纤维复合布的制备：a、将上述单层多孔石墨烯分散于上浆剂中，得到石墨烯上浆体系；所述上浆剂采用环氧树脂，单层多孔石墨烯与上浆剂的重量比为1︰100‑1︰1000；b、将碳纤维丝束浸置于上述石墨烯上浆体系中，充分浸湿后得到经单层多孔石墨烯包覆的碳纤维丝束，然后，再将碳纤维丝束平铺于涂有环氧树脂的离型纸上，经过挤压制备成碳纤维布；（3）将上述碳纤维布剪裁，经模具卷绕成型，然后置入高温固化炉中固化成型，制成鱼竿。