一种磁纺制备石墨烯/聚合物有序微纳米复合纤维的方法

摘要

本发明公开了一种磁纺制备石墨烯/聚合物微纳米纤维的方法，包括以下步骤：(1)搭建磁纺装置：所述磁纺装置包括带有永磁铁的旋转收集圆盘；(2)配制纺丝前躯体溶液：磁性纳米颗粒、高分子聚合物和石墨烯分散液混合溶于有机溶剂配溶液；(3)利用磁纺装置制备石墨烯/聚合物微纳米复合纤维：将纺丝前躯体溶液注入给料装置中，开启给料装置，纺丝喷头喷射口处的液滴在磁场力的作用下形成射流与永磁铁搭连成桥，打开直流无刷电机带动收集圆盘旋转，在磁场力作用下铁磁流体射流不断被拉出，在收集圆盘的竖直支柱间缠绕形成微纳米纤维。该方法无需高压电作用，降低了生产成本和安全隐患，纤维排布有序，适合大规模生产，具有很好的应用前景。

主权项

一种磁纺制备石墨烯/聚合物有序微纳米纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)搭建磁纺装置：所述磁纺装置包括可以控制给料速率的给料装置，纺丝喷头，喷头驱动机构和纺丝接收装置，所述纺丝接收装置包括水平设置的收集圆盘，所述收集圆盘的底部圆心处与直流无刷电机的输出轴对接联动，直流无刷电机电连接电源和控制电机转速的电机控制器，所述收集圆盘上表面以圆盘中心轴线为对称轴对称设置竖直支柱，所述竖直支柱为4个，其中1个为永磁铁，3个为金属细针，所述纺丝喷头水平设置，纺丝喷头的喷射口指向纺丝接收装置的永磁铁，所述纺丝喷头连接可带动其在竖直方向上做往复运动的喷头驱动机构，所述纺丝喷头与供给纺丝液的给料装置相连，磁纺装置的给料装置包括微量注射泵，连接微型注射泵的注射器针管，以及与注射器针管针头相连的输液管，所述输液管与纺丝喷头相连，磁纺装置的喷头驱动机构为直线电机及其控制器；(2)配制纺丝前躯体溶液：磁性纳米颗粒、石墨烯分散液和高分子聚合物充分混合溶于有机溶剂中配制成纺丝前躯体溶液；利用磁纺装置制备石墨烯/聚合物微纳米复合纤维：将步骤(2)配制的纺丝前躯体溶液注入给料装置中，开启给料装置，调整给料装置的给料速率，纺丝喷头喷射口处的纺丝前躯体溶液液滴在磁场力的作用下形成射流与永磁铁搭连成桥，此时打开喷头驱动机构开关和直流无刷电机的电机控制器开关，调节电机转速，直流无刷电机带动收集圆盘旋转，在磁场力作用下铁磁流体射流不断被拉出，在拉伸细化过程中伴随着溶剂挥发，在收集圆盘的竖直支柱间缠绕形成有序排列的石墨烯/聚合物有序微纳米复合纤维。