石墨烯生产导电纤维配方组成比例

本发明专利技术揭示了一种石墨烯生产导电纤维配方,该石墨烯生产导电纤维配如下：（1）石墨烯，添加量0.1~5%vol；（2）溶剂；（3）聚苯硫醚，添加质量分数为5~20 %的量。本发明专利技术石墨烯生产导电纤维配方,用添加石墨烯解决不导电复合材料导电性的影响。

Formulation of conductive fiber for graphene production

The invention discloses a graphene conductive fiber production formula, the production of graphene with conductive fibers are as follows: (1) graphene, adding amount of 0.1~5%vol; (2) solvent; (3) PPS, with mass fraction of 5~20% of the amount. The invention provides a formula for producing conductive fiber by using graphene, and solves the influence of the conductivity of the non-conductive composite material by adding graphene.

【技术实现步骤摘要】
石墨烯生产导电纤维配方
本专利技术涉及导电高分子复合材料领域，特别是涉及一种石墨烯生产导电纤维配方。
技术介绍
石墨烯是由sp2杂化的碳原子堆积而成的蜂窝状二维晶体结构材料，仅有一个原子的厚度，单层厚度仅为0.3nm，热导率3800~5000W/（m·K），杨氏模量为1TPa，断裂强度为130GPa；由于石墨烯的上述优异机械以及功能型性能，将其作为增强与导电填充物加入聚合物基体中，可以有效地提高聚合物的各项性能，所以关于石墨烯的研究已成为导电高分子复合材料领域的热点；聚合物导电纳米复合材料在航空航天、电子、电力以及新能源等领域具有广泛的应用潜力。然而，在上述领域巨大应用的聚合物材料大部分是绝缘材料，容易造成静电累积而引发灾难性的后果，因此，全球的工业界和学术界投入了大量的人力和财力来开发高分子聚合物导电复合材料；其中一种最为经济有效的方法是在聚合物基体内添加导电材料来提高聚合物基体的导电性；这种方法不但能有效地提高材料基体本身的导电性，也可以有效地改善其机械性能以及其他功能型性能，石墨烯的表面状态非常稳定，总体上呈惰性，且每个单层石墨烯片被较强的层间范德华力束缚，导致其亲油性和亲水性都很差，不能有效地与聚合物基体进行复合，并且若使用还原氧化石墨烯容易在聚合物基体中形成团聚体；以氧化石墨烯液晶为纺丝原料，通过传统湿法纺丝工艺，制备出连续的纤维，经还原得到石墨烯纤维；氧化还原法的工艺相对简单，且生产效率高，是目前最广泛使用的石墨烯制备方法。此外，通过氧化还原法制备的石墨烯可均匀地分散于水及有机溶剂中，可操作性强，有利于制备石墨烯/聚合物复合材料；然而，石墨在酸化氧化过程中，每个石墨层的晶体规整度遭到破坏，使其导电性能和力学性能受到非常大的影响。到目前为止，很难制备出碳氧比高于15∶1的还原氧化石墨烯材料，这会造成其导电性和机械性能的部分丧失，阻碍其成为理想的导电和增强填充物制备聚合物导电复合材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种石墨烯生产导电纤维配方,用添加石墨烯解决不导电复合材料导电性的影响。为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种石墨烯生产导电纤维配方,该石墨烯生产导电纤维配方如下：（1）石墨烯：添加量0.1~5%vol；（2）溶剂；（3）聚苯硫醚：添加质量分数为5~20%的量；优选的是，石墨烯小于10层，碳含量大于99.9%；优选的是，溶剂为将合成高聚物溶解在N-甲基砒咯烷酮、氯代萘和N,N-二甲基甲酰胺三种中的一种或两种或三种；优选的是，聚苯硫醚可以由聚酰亚胺或对位芳酰胺代替。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术用添加石墨烯解决不导电复合材料导电性的影响;(2)本专利技术的优势在于廉价的碳材料制备导电高分子纤维，成本低，可使用多种纺丝方法，如熔融纺丝、溶液纺丝和静电纺丝等迅速的制备工艺，可生产具有塑料的拉伸性、弹性和柔韧性的导电高分子纤维;(3)本专利技术利用小于3.4纳米厚度石墨烯薄片，为高径厚比的导电填料和低逾渗值的复合材料的制备提供了可能;(4)本专利技术利用溶液熔融插层复合法：采用聚合物在高于其软化温度下加热(也称玻璃化)，在超声波带剪切力作用下，借助溶剂的作用插层进入石墨烯片层之间(破坏层间的范德华作用力)，然后挥发除去溶剂，可以实现纳米复合，能保持层问局部有序排列，可提高导电、导热性，降低导电逾渗值。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种石墨烯生产导电纤维配方,该石墨烯生产导电纤维配方如下：（1）石墨烯：添加量0.1~5%vol；（2）溶剂；（3）聚苯硫醚：添加质量分数为5~20%的量；优选的是，石墨烯小于10层，碳含量大于99.9%；优选的是，溶剂为将合成高聚物溶解在N-甲基砒咯烷酮、氯代萘和N,N-二甲基甲酰胺三种中的一种或两种或三种；优选的是，聚苯硫醚可以由聚酰亚胺或对位芳酰胺代替。石墨烯生产导电纤维制作工艺的步骤如下：实施例1，（1）将0.5g石墨烯分散在49.5gN-甲基砒咯烷酮溶剂中，在室温下以20kHz超声波震荡30分钟，配制质量分数为1.0%的石墨烯/甲基吡咯烷酮分散液；（2）将10g聚苯硫醚溶解在40.0gN-甲基砒咯烷酮/氯代萘混合溶剂中，N-甲基砒咯烷酮和氯代萘的体积比为1:4，于200℃条件下加热溶解1.5~2.5小时，配制质量分数为20.0%聚苯硫醚的溶液；（3）将石墨烯/甲基吡咯烷酮分散液加入聚苯硫醚的溶液中，经由40kHz超声波于180℃条件下加热分散14~24小时，配制得石墨烯/聚苯硫醚纺丝原液；（4）将石墨烯/聚苯硫醚纺丝原液倒入微量注射泵，由泵将纺丝原液喂入纺丝管内；将静电发生器的阳极与金属喷丝嘴相接，阴极接地，调节静电发生器的静电电压为35kV，纺丝距离为15cm，纺丝液喂入量0.3ml/h，合成收集屏平移速度为2m/h，纺丝液连续喷出，在收集到厚度为0.5mm的聚苯硫醚/石墨烯导电的复合纤维膜。实施例2，（1）将2.5g石墨烯分散在47.5gN-甲基砒咯烷酮溶剂中，在室温下以20kHz超声波震荡60分钟，配制质量分数为5.0%的石墨烯/甲基吡咯烷酮分散液；（2）将5.0g聚苯硫醚溶解在45.0gN-甲基砒咯烷酮/氯代萘混合溶剂中，N-甲基砒咯烷酮和氯代萘的体积比为1:2，于200℃条件下加热溶解1~2小时，配制质量分数为10.0%聚苯硫醚的溶液；（3）将石墨烯/甲基吡咯烷酮分散液加入聚苯硫醚的溶液中，经由40kHz超声波于180℃条件下加热分散14~24小时，配制得石墨烯/聚苯硫醚纺丝原液；（4）将石墨烯/聚苯硫醚纺丝原液倒入微量注射泵，由泵将纺丝原液喂入纺丝管内；将静电发生器的阳极与金属喷丝嘴相接，阴极接地，调节静电发生器的静电电压为35kV，纺丝距离为15cm，纺丝液喂入量0.3ml/h，合成收集屏平移速度为1.5m/h，纺丝液连续喷出，在收集到厚度为0.4mm的聚苯硫醚/石墨烯导电的复合纤维膜。本专利技术中所述的石墨烯采用物理法或机械法制得。(1)本专利技术用添加石墨烯能够解决不导电复合材料导电性的影响;(2)本专利技术的优势在于廉价的碳材料制备导电高分子纤维，成本低，可使用多种纺丝方法，如熔融纺丝、溶液纺丝和静电纺丝等迅速的制备工艺，可生产具有塑料的拉伸性、弹性和柔韧性的导电高分子纤维;(3)本专利技术利用小于3.4纳米厚度石墨烯薄片，为高径厚比的导电填料和低逾渗值的复合材料的制备提供了可能;(4)本专利技术利用溶液熔融插层复合法：采用聚合物在高于其软化温度下加热(也称玻璃化)，在超声波带剪切力作用下，借助溶剂的作用插层进入石墨烯片层之间(破坏层间的范德华作用力)，然后挥发除去溶剂，可以实现纳米复合，能保持层问局部有序排列，可提高导电、导热性，降低导电逾渗值。以上所述仅为本专利技术的实施例，并非因此限制本专利技术的专利范围，凡是利用本专利技术说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
，均同理包括在本专利技术的专利保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯生产导电纤维配方,其特征在于：该石墨烯生产导电纤维配方如下：（1）石墨烯采用物理法或机械法制得：添加量0.1~5%vol；（2）溶剂；（3）聚苯硫醚：添加质量分数为5~20 %的量。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯生产导电纤维配方,其特征在于：该石墨烯生产导电纤维配方如下：（1）石墨烯采用物理法或机械法制得：添加量0.1~5%vol；（2）溶剂；（3）聚苯硫醚：添加质量分数为5~20%的量。2.根据权利要求1所述的石墨烯生产导电纤维配方,其特征在于：石墨烯小于10层，碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡宜寿，胡展志，陈仲奇，
申请(专利权)人：苏州介观智造新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32