高石墨结晶度的石墨烯纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了高石墨结晶度的石墨烯纤维的制备方法，主要采用湿法纺丝的方式将氧化石墨烯和其它聚合物材料进行液相复合组装，二维氧化石墨烯片对聚合物分子进行“模板取向化作用”，使得聚合物分子在二维氧化石墨烯片上定向结晶，从而制得高取向度和结晶度的复合原丝。高温处理，二维拓扑结构的墨烯片通过“诱导石墨化作用”催化热解分子以单层石墨烯片为模板定向生成类石墨烯的碳层，促进了石墨烯片层的堆叠行为，从而制得具有最佳石墨晶体结构的复合碳质纤维。该法制备得到的石墨烯纤维材料具有低成本，高结晶度和高性能的特点，可应用于轻质高强结构材料领域。本发明专利技术是一种具备二维诱导效应的高结晶度石墨烯纤维材料及其制备方法。备方法。

【技术实现步骤摘要】
高石墨结晶度的石墨烯纤维的制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米材料领域，特别是一种高石墨结晶度的石墨烯纤维的制备方法。

技术介绍

[0002]一维线形聚合物廉价易得，在碳纤维的工业化生产中，主要是通过一维线形聚合物前驱体通过高温碳化结晶而得。商业聚丙烯腈碳纤维经过1300度碳化处理后，其力学强度高，但内部石墨晶区尺寸小且排列无序，导致其导电导热性能差，导热率为60W/mK。即使经过2800度高温石墨化处理后，其石墨晶区尺寸略有提升，但依旧无法生成大尺寸的石墨晶区，导热率最高仅仅为300W/mK。其本质原因是由于一维聚合物链与二维石墨烯片层存在着本质上的拓扑几何维度不匹配，一维聚合物分子链自发进行碳化结晶，其石墨晶区结晶为无序结晶，导致最终生成三维碳质晶区尺寸较小且取向度低，最终使得纤维内部的电子/声子散射中心多。因此，无法同时具备高强度、高导电和高导热性能的碳质纤维。
[0003]自2004年起，由英国曼彻斯特大学的A.K.Geim教授课题组发现了石墨烯，证明了完美的二维晶体结构也可以在非绝对零度下稳定存在，由此获得了诺贝尔物理学奖本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大晶区化高结晶度碳质纤维的制备方法，其特征在于，该方法为：在一维线形聚合物溶液中加入二维片状晶种，混合均匀后，进行湿法纺丝；将纺丝得到的复合原丝升温至2000℃以上高温处理0.5
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3h后，得到具有大晶区化高结晶度碳质纤维；所述二维片状晶种为氧化石墨烯片，尺寸为30微米以上,碳氧比大于0.5；一维线形聚合物分子为可碳化聚合物，残碳率在20％以上，芳香化指数在0.8以上；二维片状晶种的含碳量与聚合物的碳含量之比在1：8.3以上；混合溶液的固含量为3mg/g
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30mg/g。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，湿法纺丝所采用的凝固浴的极性参数为0.3～0.5，凝固浴温度控制为40～70摄氏度。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高超，明鑫，许震，刘英军，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：