一种多纤维增韧石墨烯及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多纤维增韧石墨烯及其制备方法，它是由下述重量份的原料组成的：石墨烯70‑80、聚苯并咪唑0.7‑1、γ‑氨基丙基三乙氧基硅烷1‑2、油酸二乙醇酰胺0.8‑1、氰乙基纤维素3‑4、烯丙基聚乙二醇6‑8、吡啶硫酮锌1‑2、磷酸二氢铝2‑3、羧甲基纤维素钠1‑2、聚合物纤维乳液30‑40、乙氧基化烷基硫酸铵0.4‑1，本发明专利技术的纤维石墨烯复合材料韧性好，表面强度高，稳定性好，相对于传统直接将有机纤维与石墨烯共混搅拌混合的方式比，具有更高的稳定性强度。

A multi fiber toughened graphene and its preparation method

The invention discloses a multi fiber toughened graphene and preparation method thereof, which is composed of the following raw materials in weight portion: 70 graphene 80, 1, 0.7 polybenzimidazole gamma aminopropyltriethoxysilane 1 2, oleic acid two ethanol amide 1, 0.8 cyanoethyl cellulose 3 4, 8, 6 glycol allyl zinc pyrithione 1 2, 2 3 two hydrogen phosphate aluminum, sodium carboxymethyl cellulose 1 2, 40, 30 fiber polymer emulsion ethoxylated alkyl ammonium sulfate 0.4 1 fiber, graphene composite toughness of the invention has good surface. High strength, good stability, compared with the traditional direct organic fiber and graphene blend mixing way than has higher strength, stability.

【技术实现步骤摘要】
一种多纤维增韧石墨烯及其制备方法
本专利技术属于材料领域，具体涉及一种多纤维增韧石墨烯及其制备方法。
技术介绍
石墨烯是一种只有一个原子厚度的二维碳膜，是人们迄今发现的唯一一种由单层原子构成的材料，碳膜中碳原子之间由化学键连接成六角网络，由于碳原子之间的化学键由sp2杂化轨道组成，因此石墨烯很顽强，具备可弯折、导电性强、机械强度好、透光性好等其他新材料不具备的优良特性。石墨烯具备非比寻常的导电性能，电阻率很小，电子可以极高效地迁移，这方面性能要比传统的导体和半导体高很多；电子在石墨烯中迁移不存在电子与原子的碰撞，可以大大减少能量损耗；石墨烯具备极好的透光性，但是不透气，可以用来开发新一代保护层材料，并且可以用来开发透明电子产品及可穿戴电子产品。石墨烯产品的制备方法多样，但是存在一些弊端，尤其是在制备过程中难以控制产品质量和产率，生产过程中的加工条件稍微变化如温度和时间的变化，就会给产品的质量和产率带来很大影响，因此难以实现规模化制备。石墨烯本身强度和硬度较高，但是采用石墨烯做成某些特定的成品时，也需要考虑成品的柔韧性，石墨烯的柔韧性较差，这样就限制了石墨烯的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中石墨烯的柔韧性较差，提供一种多纤维增韧石墨烯及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种多纤维增韧石墨烯，它是由下述重量份的原料组成：石墨烯70-80、聚苯并咪唑0.7-1、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷1-2、油酸二乙醇酰胺0.8-1、氰乙基纤维素3-4、烯丙基聚乙二醇6-8、吡啶硫酮锌1-2、磷酸二氢铝2-3、羧甲基纤维素钠1-2、聚合物纤维乳液30-40、乙氧基化烷基硫酸铵0.4-1。所述的聚合物纤维乳液是由下述重量份的原料组成：聚四氟乙烯纤维20-30、季戊四醇5-7、环氧氯丙烷0.1-0.2、丙烯酰胺10-13、过氧化二异丙苯0.6-0.7、8-羟基喹啉铜0.8-1、二甲基甲酰胺6-8。所述的聚合物纤维乳液的制备方法包括以下步骤：(1)取8-羟基喹啉铜，加入到二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，送入到140-150℃的油浴中，加入聚四氟乙烯纤维，保温搅拌20-30分钟，出料，加入环氧氯丙烷，搅拌至常温，得环氧化纤维分散液；(2)取过氧化二异丙苯，加入到其重量10-15倍的异丙醇中，搅拌均匀；(3)取季戊四醇，加入到其重量17-20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入丙烯酰胺，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜的温度为50-55℃，加入上述过氧化二异丙苯的异丙醇溶液，保温搅拌2-3小时，出料，与上述环氧化纤维分散液混合，在100-105℃下保温搅拌20-30分钟，即得所述聚合物纤维乳液。一种多纤维增韧石墨烯的制备方法，包括以下步骤：(1)取氰乙基纤维素，加入到其重量5-7倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，加入吡啶硫酮锌，在60-70℃下保温搅拌10-20分钟，加入聚苯并咪唑，搅拌至常温，得纤维分散液；(2)取磷酸二氢铝、乙氧基化烷基硫酸铵混合，加入到混合料重量30-40倍的去离子水中，搅拌均匀，加入γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，超声3-5分钟，得硅烷分散液；(3)取上述纤维分散液、硅烷分散液混合，搅拌均匀，得纤维硅烷分散液；(4)取石墨烯，加入到其重量30-40倍的、96％-98％的硫酸溶液中，超声1-2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，加入到上述纤维硅烷分散液中，在60-70℃下保温搅拌2-3小时，得石墨烯纤维硅烷分散液；(5)取上述油酸二乙醇酰胺，加入到其重量10-15倍的去离子水中，搅拌均匀，加入聚合物纤维乳液，搅拌均匀，与上述石墨烯纤维硅烷分散液混合，加入羧甲基纤维素钠，在80-90℃下保温搅拌1-2小时，过滤，将沉淀水洗，真空50-60℃下干燥完全，即得所述多纤维增韧石墨烯。本专利技术的优点和创新点主要体现在：本专利技术将聚四氟乙烯纤维采用环氧氯丙烷的二甲基甲酰胺溶液处理，将纤维充分有机化，然后以丙烯酰胺为单体，在过氧化二异丙苯的作用下聚合，将得到的聚合物与有机化纤维共混，改善了纤维在酰胺溶液中的分散性。本专利技术将氰乙基纤维素在二甲基甲酰胺中分散，将磷酸二氢铝通过氨基硅烷改性，然后共混分散，然后加入石墨烯，有效的改善了石墨烯在纤维酰胺中的分散性。本专利技术加入的氰乙基纤维素、聚四氟乙烯纤维，能够有效的提高石墨烯的表面的活性和韧性，同时石墨烯经过有机化处理后与有机纤维的相容性好，成品材料的稳定性高。本专利技术采用油酸二乙醇酰胺与聚丙烯酰胺乳液共混作为纤维与石墨烯材料的分散溶液，并加入羧甲基纤维素钠，能够有效地改善纤维与石墨烯的相容性。本专利技术的纤维石墨烯复合材料韧性好，表面强度高，稳定性好，相对于传统直接将有机纤维与石墨烯共混搅拌混合的方式比，具有更高的稳定性强度。具体实施方式实施例1一种多纤维增韧石墨烯，它是由下述重量份的原料组成：石墨烯80、聚苯并咪唑1、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷2、油酸二乙醇酰胺1、氰乙基纤维素4、烯丙基聚乙二醇8、吡啶硫酮锌2、磷酸二氢铝3、羧甲基纤维素钠2、聚合物纤维乳液40、乙氧基化烷基硫酸铵1。所述的聚合物纤维乳液是由下述重量份的原料组成：聚四氟乙烯纤维20-30、季戊四醇5-7、环氧氯丙烷0.1-0.2、丙烯酰胺10-13、过氧化二异丙苯0.6-0.7、8-羟基喹啉铜0.8-1、二甲基甲酰胺6-8。所述的聚合物纤维乳液的制备方法包括以下步骤：(1)取8-羟基喹啉铜，加入到二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，送入到150℃的油浴中，加入聚四氟乙烯纤维，保温搅拌30分钟，出料，加入环氧氯丙烷，搅拌至常温，得环氧化纤维分散液；(2)取过氧化二异丙苯，加入到其重量15倍的异丙醇中，搅拌均匀；(3)取季戊四醇，加入到其重量20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入丙烯酰胺，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜的温度为55℃，加入上述过氧化二异丙苯的异丙醇溶液，保温搅拌3小时，出料，与上述环氧化纤维分散液混合，在105℃下保温搅拌30分钟，即得所述聚合物纤维乳液。一种多纤维增韧石墨烯的制备方法，包括以下步骤：(1)取氰乙基纤维素，加入到其重量7倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，加入吡啶硫酮锌，在70℃下保温搅拌20分钟，加入聚苯并咪唑，搅拌至常温，得纤维分散液；(2)取磷酸二氢铝、乙氧基化烷基硫酸铵混合，加入到混合料重量40倍的去离子水中，搅拌均匀，加入γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，超声5分钟，得硅烷分散液；(3)取上述纤维分散液、硅烷分散液混合，搅拌均匀，得纤维硅烷分散液；(4)取石墨烯，加入到其重量40倍的、98％的硫酸溶液中，超声2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，加入到上述纤维硅烷分散液中，在70℃下保温搅拌3小时，得石墨烯纤维硅烷分散液；(5)取上述油酸二乙醇酰胺，加入到其重量15倍的去离子水中，搅拌均匀，加入聚合物纤维乳液，搅拌均匀，与上述石墨烯纤维硅烷分散液混合，加入羧甲基纤维素钠，在90℃下保温搅拌2小时，过滤，将沉淀水洗，真空60℃下干燥完全，即得所述多纤维增韧石墨烯。实施例2一种多纤维增韧石墨烯，它是由下述重量份的原料组成：石墨烯70、聚苯并咪唑0.7、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷1、油酸二乙醇酰胺0.8、氰乙基纤维素3、烯丙基聚乙二醇6、吡啶硫酮锌1、磷酸二氢铝2、羧甲基纤维素钠1、聚合物纤维乳液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多纤维增韧石墨烯，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成：石墨烯70‑80、聚苯并咪唑0.7‑1、γ‑氨基丙基三乙氧基硅烷1‑2、油酸二乙醇酰胺0.8‑1、氰乙基纤维素3‑4、烯丙基聚乙二醇6‑8、吡啶硫酮锌1‑2、磷酸二氢铝2‑3、羧甲基纤维素钠1‑2、聚合物纤维乳液30‑40、乙氧基化烷基硫酸铵0.4‑1。

【技术特征摘要】
1.一种多纤维增韧石墨烯，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成：石墨烯70-80、聚苯并咪唑0.7-1、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷1-2、油酸二乙醇酰胺0.8-1、氰乙基纤维素3-4、烯丙基聚乙二醇6-8、吡啶硫酮锌1-2、磷酸二氢铝2-3、羧甲基纤维素钠1-2、聚合物纤维乳液30-40、乙氧基化烷基硫酸铵0.4-1。2.根据权利要求1所述的一种多纤维增韧石墨烯，其特征在于，所述的聚合物纤维乳液是由下述重量份的原料组成：聚四氟乙烯纤维20-30、季戊四醇5-7、环氧氯丙烷0.1-0.2、丙烯酰胺10-13、过氧化二异丙苯0.6-0.7、8-羟基喹啉铜0.8-1、二甲基甲酰胺6-8。3.根据权利要求2所述的一种多纤维增韧石墨烯，其特征在于，所述的聚合物纤维乳液的制备方法包括以下步骤：(1)取8-羟基喹啉铜，加入到二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，送入到140-150℃的油浴中，加入聚四氟乙烯纤维，保温搅拌20-30分钟，出料，加入环氧氯丙烷，搅拌至常温，得环氧化纤维分散液；(2)取过氧化二异丙苯，加入到其重量10-15倍的异丙醇中，搅拌均匀；(3)取季戊四醇，加入到其重量17-20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入丙烯酰胺，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜的温度为50-55℃，加入上...

【专利技术属性】
技术研发人员：程旺生，
申请(专利权)人：湖南七纬科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43