[发明专利]一种高性能石墨烯-聚乙烯醇复合纤维制备方法

摘要

本发明公开了一种高性能石墨烯‑聚乙烯醇复合纤维制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)石墨烯量子点的封闭异氰酸酯基功能化；2)聚乙烯醇‑石墨烯量子点(PVA‑GQD)纺丝溶液的制备；3)湿法纺丝；4)初生纤维的后处理；本发明简便、流程短、成本低且适合大规模化生产，并无需对现有聚乙烯醇湿法纺丝工艺设备进行改动，所制得PVA‑GQD纤维不仅具有优异的力学性能和易分散特性，并且外观呈现金属光泽，是非常理想的混凝土增强材料、包装材料和服用面料。

主权项

1.一种高性能石墨烯‑聚乙烯醇复合纤维制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)石墨烯量子点的封闭异氰酸酯基功能化1.1)将称量好的氧化石墨烯量子点、二异氰酸酯和N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)混合得到混合溶液A；所述氧化石墨烯量子点的重量份数为100～1000份；所述二异氰酸酯的重量份数为1000～10000份；所述N,N‑二甲基甲酰胺的重量份数为1000～10000份；1.2)将步骤1.1)中得到的混合溶液A进行超声处理后，置于80～90℃条件下进行反应，24～48h后冷却至室温，得到产物A；所述超声处理的时间为30～60min；将产物A进行离心处理后，使用乙醚进行清洗后，得到产物B；将产物B置于60℃条件下进行干燥，12～48h后得到产物C；1.3)将称量好的产物C和N,N‑二甲基甲酰胺混合后，进行超声得到混合液体B；所述超声时间为20分钟；将混合液体B置于80～100℃的条件下，加入封闭剂，反应3～6小时后得到混合液体C；所述产物C的重量份数为100～1000份；所述N,N‑二甲基甲酰胺的重量份数为1000～10000份；所述封闭剂的重量份数为100～1000份；1.4)将步骤1.3)中得到的混合液体C进行抽滤水洗，得到产物D；将产物D置于80℃条件下，真空干燥12～48h，得到封闭异氰酸酯基功能化的石墨烯量子点(GQD)；2)聚乙烯醇‑石墨烯量子点(PVA‑GQD)纺丝溶液的制备2.1)将称量好的封闭异氰酸酯基功能化的石墨烯量子点、分散剂、聚乙烯醇溶于水中，搅拌、分散，配制成PVA1788‑GQD溶液；所述聚乙烯醇的聚合度为1700，醇解度88％；所述封闭异氰酸酯基功能化的石墨烯量子点的重量份数为0.005～0.02份；所述分散剂的重量份数为0.005～0.02份；所述聚乙烯醇1788的重量份数为0.02份；所述水的重量份数为84.94～89.97份；2.2)将步骤2.1)中得到的PVA1788‑GQD溶液置于95～100℃条件下，加入聚乙烯醇，搅拌5～8小时后，得到聚乙烯醇‑石墨烯量子点纺丝溶液；所述聚乙烯醇的重量份数为10～15份，所述聚乙烯醇的聚合度为1700～2800，分子量分布为1.5～2.0，醇解度为99％；所述搅拌速率为50～200转/分钟；3)湿法纺丝以步骤2.2)中得到的聚乙烯醇‑石墨烯量子点纺丝溶液为原料，采用普通湿法纺丝机进行湿法纺丝，制备PVA‑GQD初生纤维；4)初生纤维的后处理将步骤3)中得到的PVA‑GQD初生纤维进行多级热拉伸、热定型，获得高强度高模量PVA‑GQD复合纤维。