一种基于石墨烯/聚丙烯腈复合碳纤维的制备方法

摘要

本发明公开了一种基于石墨烯/聚丙烯腈复合碳纤维的制备方法。方法为：1重量份的石墨烯或氧化石墨烯，10-1000重量份的溶剂，10-1000重量份的丙烯腈单体，氮气保护下加入0.01~10重量份的引发剂，加热到50~95℃，反应1~60小时，经沉淀，离心，洗涤，干燥，得到聚丙烯腈接枝石墨烯。将聚丙烯腈接枝石墨烯分散于溶剂中，制成纺丝液溶胶，将纺丝液从纺丝头毛细管中连续匀速挤出进入凝固液，凝固后的初级纤维收集干燥后获得石墨烯纤维原丝，经化学或热处理，得到石墨烯/聚丙烯腈复合碳纤维。本发明方法简便、工艺简单、后处理方便快速、可规模化生产，所获得的石墨烯/聚丙烯腈复合碳纤维表现出优异的强度、韧性、模量、热稳定性和导电性，在许多领域可以替代传统碳纤维。

主权项

一种基于石墨烯/聚丙烯腈复合碳纤维的制备方法，其特征在于它的步骤如下：1）1重量份的石墨烯或氧化石墨烯，10‑1000重量份的溶剂，10‑1000重量份的丙烯腈单体，氮气保护下加入0.01~10重量份的引发剂，加热到50~95℃，反应1~60小时，经沉淀，离心，洗涤，干燥，得到聚丙烯腈接枝的石墨烯； 2）将1重量份聚丙烯腈接枝石墨烯加入5~150重量份的有机溶剂，于30~80 ℃以5~50KHz的超声处理0.1~10小时，得到聚丙烯腈接枝石墨烯纺丝液溶胶；3）将聚丙烯腈接枝石墨烯纺丝液溶胶，以1~100 mL/h的挤出速度通过直径为5~500μm的纺丝毛细管，于10~80℃的凝固液中停留1~100s凝固成丝，使用缠绕器收集，干燥后得到石墨烯/聚丙烯腈复合碳纤维原丝；4）将石墨烯/聚丙烯腈复合碳纤维原丝置于还原剂中还原0.1~100h，洗涤干燥得到石墨烯/聚丙烯腈复合碳纤维产物；或者，将石墨烯/聚丙烯腈复合碳纤维原丝在空气环境中以1~30℃/min升温到100~300℃，恒温1~500分钟，然后置于惰性气体保护中，以1~30℃/min升温到300~1500℃，恒温1~500分钟，降温后得到石墨烯/聚丙烯腈复合碳纤维产物。