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    重庆时时彩官方交流群: 一种石墨烯/UHMWPE复合纤维及其制备方法和应用.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201610466055.0

    申请日:

    2016.06.23

    公开号:

    CN106222780A

    公开日:

    2016.12.14

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):D01F 6/46申请日:20160623|||公开
    IPC分类号: D01F6/46; D01F1/10; C08K9/06; C08K9/04; C08K7/00; C08K3/04; C08L23/06; C08L91/06 主分类号: D01F6/46
    申请人: 常州第六元素材料科技股份有限公司
    发明人: 孙丹萍; 丁怀东; 徐阳; 瞿研
    地址: 213100 江苏省常州市武进区武进经济开发区西太湖大道9号
    优先权:
    专利代理机构: 北京煦润律师事务所 11522 代理人: 艾娟
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610466055.0

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.11.09|||2017.01.11|||2016.12.14

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种石墨烯/UHMWPE复合纤维及其制备方法,其中的石墨烯含量占UHMWPE含量的0.05?5wt%。其制备方法为:将石墨烯预先分散到溶剂中,形成均匀的石墨烯分散液,然后将UHMWPE粉在加热条件下充分溶解于溶剂中,再与上述方法得到的石墨烯分散液充分混合,充分混合后的UHMWPE/石墨烯混合溶液采用冻胶纺丝法进行纺丝,再经过溶剂萃取、牵伸,得到石墨烯/UHMWPE复合纤维。本发明制备的石墨烯/UHMWPE复合纤维力学强度提升明显,拉伸强度可达29cN/dtex,拉伸模量可达1300cN/dtex。通过改变石墨烯与UHMWPE粉的添加比例、石墨烯的尺寸及不同的分散工艺可以对石墨烯/UHMWPE复合纤维的力学性能进行调控。

    权利要求书

    1.一种石墨烯/UHMWPE复合纤维,其特征在于:其中的石墨烯含量占UHMWPE含量的
    0.05-5wt%,优选2-4wt%,更优选为2.5-3.2%;
    优选的,所述UHMWPE的平均分子量为1×106-8×106,优选为4×106;
    进一步优选的,所述石墨烯的为单层或多层结构的石墨烯粉末,其片径为0.2-10um,厚
    度为0.5-30nm,比表面积为200-1000m2/g;进一步优选的,所述石墨烯粉体为烷基改性的石
    墨烯粉体。
    2.根据权利要求1所述的石墨烯/UHMWPE复合纤维的制备方法,其特征在于:包括如下
    步骤:
    1)石墨烯分散液的制备:将油性分散剂加入到溶剂中,搅拌至溶解,再向溶剂中加入石
    墨烯粉体,再进行机械分散处理,得到分散的石墨烯分散液;
    2)UHMWPE溶液的制备:将UHMWPE粉充分溶解于溶剂中,形成UHMWPE溶液;
    3)液液混合:将石墨烯分散液与UHMWPE溶液充分混合,得到UHMWPE/石墨烯混合溶液;
    4)纺丝、萃取、牵伸:对步骤3)得到的UHMWPE/石墨烯混合溶液采用冻胶纺丝法进行纺
    丝,再经过溶剂萃取、牵伸,得到石墨烯/UHMWPE复合纤维。
    3.根据权利要求2所述的石墨烯/UHMWPE复合纤维的制备方法,其特征在于:所述步骤
    1)中,所述石墨烯粉体采用烷基化改性石墨烯粉体,即接枝有烷基链的石墨烯粉体,优选
    PSS改性石墨烯粉体或硅烷偶联剂改性石墨烯,即接枝有PSS或硅烷偶联剂的石墨烯;
    优选的,所述烷基改性石墨烯粉体按如下方法制得:
    a.氧化石墨解理同时引入烷基链
    将水性分散剂、润湿剂、烷基化改性剂溶解于水中,再加入氧化石墨,得到氧化石墨的
    悬浮液,再将悬浮液置于乳化机中对氧化石墨进行机械剥离,氧化石墨在剥离解理的同时
    与烷基链进行接枝反应,形成接枝有烷基链的氧化石墨烯溶液;
    b.低温原还
    对步骤a中得到的接枝有烷基链的氧化石墨烯溶液进行抽滤、洗涤,再于300℃以下干
    燥还原,得到烷基化改性的石墨烯粉体。
    4.根据权利要求3所述的石墨烯/UHMWPE复合纤维的制备方法,其特征在于:所述步骤a
    中,
    水性分散剂:润湿剂:烷基化改性剂的质量比为(0.8-1.5):(0.02-0.2):1,优选1:0.1:
    1;
    所述烷基化改性剂:水的质量比为1:(90-100),优选1:97;
    所述氧化石墨的加入量与烷基化改性剂的质量比为1:(0.7-3),优选为1:1;进一步优
    选的,所述氧化石墨为氧化石墨粉体;
    优选的,所述水性分散剂为PSS、SDBS、SDS、商用BYK、AFCONA等各种水性的分散剂,优选
    PSS;和/或,所述润湿剂为BYK、AFCONA5000;和/或,烷基化改性剂为聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、
    硅烷偶联剂。
    5.根据权利要求3所述的石墨烯/UHMWPE复合纤维的制备方法,其特征在于:所述步骤a
    中,所述乳化机为高剪切力乳化机,乳化机搅拌0.5h,转速为10000rpm;优选的,乳化机控制
    物料温度为30℃以下;
    优选的,所述步骤b中,所述干燥还原的温度为180-200℃,还原为3-8小时,优选3-4小
    时;
    优选的,抽滤5-10min。
    6.根据权利要求2所述的石墨烯/UHMWPE复合纤维的制备方法,其特征在于:所述步骤
    1)中,所述油性分散剂为BYK163、BYK165或AFCONA4000系列;所述油性分散剂与石墨烯的质
    量比为1:10;所述溶剂:石墨烯的质量比为1:10;
    优选的,所述步骤1)中,所述石墨烯粉体:溶剂为1g:50mL;进一步优选的,所述烷基化
    改性的石墨烯粉体分三批次加入,依次为总量的4/10、3/10、3/10,前一批次的烷基化改性
    的石墨烯粉体完全浸润后,再加入下一批次;
    优选的,所述机械分散采用均质分散机或高速震荡机分散处理,进一步优选的,所述均
    质分散机或高速震荡机的线速度2-10m/s,更优选4-6m/s,分散处理时间为0.5h;进一步优
    选的,所述均质分散机或高速震荡机中加有氧化锆研磨珠,所述氧化锆研磨珠的粒径优选
    0.3-0.6mm。
    7.根据权利要求2所述的石墨烯/UHMWPE复合纤维的制备方法,其特征在于:所述步骤
    2)中,所述溶解过程为:先将UHMWPE粉和溶剂加入反应釜中预加热至120-135℃,再搅拌至
    UHMWPE粉完全溶解;
    优选的,UHMWPE粉:溶剂为1g:100mL。
    优选的,所述步骤1)中制备石墨烯分散液的溶剂与步骤2)中制备UHMWPE溶液的溶剂为
    同一种溶剂,优选采用白油、石蜡油、十氢化萘、矿物油中的一种或多种组合,进一步优选白
    油。
    8.根据权利要求2所述的石墨烯/UHMWPE复合纤维的制备方法,其特征在于:所述步骤
    3)中,液液混合时双方的比例关系为:所述石墨烯分散液中石墨烯粉的质量占UHMWPE粉的
    质量的0.05-5wt%,优选2-4wt%,更优选为2.5-3.2%。
    9.根据权利要求2所述的石墨烯/UHMWPE复合纤维的制备方法,其特征在于:所述步骤
    4)中,所述冻胶纺丝工艺中,纺丝温度控制在240±5℃。
    10.根据权利1所述的石墨烯/UHMWPE复合纤维在制备抗剪切材料和/或减震材料中的
    应用;优选的,所述抗剪切材料为耐切割材料,例如防切割手套;优选的,所述减震材料为防
    弹材料,例如防弹衣、防弹头盔或防单插板。

    关 键 词:
    一种 石墨 UHMWPE 复合 纤维 及其 制备 方法 应用
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