[发明专利]一种彩色石墨烯纤维的制备方法及其所得材料和应用

说明书

本发明公开了一种彩色石墨烯纤维的制备方法及其所得材料和应用，该方法包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯分散液离心，得到氧化石墨烯纺丝液；(2)将氧化石墨烯纺丝液注入到旋转的凝固浴中，静置后得到湿的氧化石墨烯纤维；(3)将氧化石墨烯纤维浸渍在还原剂溶液中还原，得到石墨烯纤维；(4)将石墨烯纤维在白色高分子水性聚氨酯溶液中浸渍，固化，重复此步骤，得到白色石墨烯纤维；(5)将白色的石墨烯纤维在颜料的水性聚氨酯溶液中浸渍，固化，重复此步骤，即得到所述彩色石墨烯纤维。与现有技术相比，本发明方法所需设备简单，成本低，工艺可控，且所制得的彩色石墨烯纤维具有较好的强度和导电性，适用于纺织用的可穿戴产品中。

技术领域

本发明涉及一种彩色石墨烯纤维的制备方法及其所得材料和应用，属于石墨纤维制备技术领域。

背景技术

石墨烯作为一种新型的二维碳纳米材料，其蜂窝状的碳原子排列的严格二维结构以及丰富优异的物理特性(较高的载流子迁移率、超大的比表面积、优异的机械性能和化学稳定性)，一经发现便迅速在物理以及材料学领域掀起了巨大的研究热潮。采用湿法纺丝的纺丝将石墨烯固有的性质衍生到宏观的一维石墨烯纤维中。然而由于石墨烯纤维内部石墨烯片的大量堆叠，以及石墨烯的大共轭作用，石墨烯纤维呈现出具有金属光泽的黑色。

目前对石墨烯纤维功能的研究很少有对石墨烯纤维颜色方面的研究，石墨烯原有的黑色在导电纤维应用方面，尤其在智能导电纺织品颜色方面应用有很大的局限。而彩色的石墨烯纤维方面的研究可以弥补石墨烯纤维颜色单一的不足，极大地提升了其在纺织品上的应用价值。

发明内容

发明目的：针对上述技术问题，本发明的目的在于提出一种彩色石墨烯纤维的制备方法，及该方法所制得的彩色石墨烯纤维。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

一种彩色石墨烯纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯分散液离心，得到氧化石墨烯纺丝液；

(2)将氧化石墨烯纺丝液注入到旋转的凝固浴中，静置后得到湿的氧化石墨烯纤维，自然干燥，得到氧化石墨烯纤维；

(3)将步骤(2)得到的氧化石墨烯纤维浸渍在还原剂溶液中还原，然后冷却，取出，在乙醇和水的混合溶液中浸泡后，将纤维取出后自然干燥，得到石墨烯纤维；

(4)将石墨烯纤维在白色高分子水性聚氨酯溶液中浸渍，固化，重复此步骤，得到白色石墨烯纤维；

(5)将白色的石墨烯纤维在颜料的水性聚氨酯溶液中浸渍，固化，重复此步骤，即得到所述彩色石墨烯纤维。

作为优选：

步骤(1)中所述离心的条件为11000rpm的转速下离心90min，得到氧化石墨烯纺丝液。

步骤(2)中所述凝固浴，其溶质为质量分数5％的氯化钙，溶剂为体积比为1:1至3:1的乙醇和水的混合溶液。

步骤(3)中所述在还原剂溶液中还原的方法为：浸渍在80-90℃的HI溶液中还原10-12小时。

步骤(4)中所述白色高分子水性聚氨酯溶液为二氧化钛和高分子水性聚氨酯的混合溶液。

步骤(4)中所述浸渍时间5-10s，固化条件为：在130℃下固化30-60s。

步骤(5)中所述颜料的水性聚氨酯溶液中，颜料为颜料红112、颜料黄83和颜料蓝15:3中的一种，质量分数为2％。

步骤(5)中所述浸渍时间5-10s，固化条件为：在130℃下固化30-60s。