[发明专利]一种在纤维表面生长复合石墨烯气凝胶的方法

说明书

一种在纤维表面生长复合石墨烯气凝胶的方法，本发明涉及一种在纤维表面生长气凝胶的方法。本发明要解决现有纤维表面改性中工艺流程复杂，设备成本较高，比表面积低的问题。方法：一、石墨烯分散液的制备；二、石墨烯水凝胶在纤维表面的生长；三、石墨烯气凝胶负载纤维的制备；四、复合石墨烯气凝胶负载纤维的制备，即完成一种在纤维表面生长复合石墨烯气凝胶的方法。本发明用于一种在纤维表面生长复合石墨烯气凝胶的方法。

技术领域

本发明涉及一种在纤维表面生长气凝胶的方法。

背景技术

化学纤维具有强度高、质轻、易洗快干、弹性好、不怕霉蛀等突出优点，因而在生产生活的各个领域得到了广泛的应用。随着科技的发展，已涌现出性能更加优异的特种合成纤维，如聚苯并咪唑纤维、芳纶、聚苯撑苯并二噁唑纤维等。然而，化学纤维表面较为光滑，功能基团含量较少，具有较高的表面惰性，从而限制了其在某些领域的应用。常用的纤维表面处理方法包括辐射处理、等离子体处理、偶联剂处理、化学处理及超临界处理等，其原理是通过增加纤维表面的粗糙度和功能基团的数量，提高纤维的表面活性。但上述方法的操作工艺复杂，所需设备成本较高，比表面积低，仅为10平方米每克到20平方米每克，从而限制了在纤维表面改性方法的应用。

发明内容

本发明要解决现有纤维表面改性中工艺流程复杂，设备成本较高，比表面积低的问题，而提供一种在纤维表面生长复合石墨烯气凝胶的方法。

一种在纤维表面生长复合石墨烯气凝胶的方法是按以下步骤进行：

一、石墨烯分散液的制备：

将氧化石墨烯加入水中，得到氧化石墨烯分散液，然后向氧化石墨烯分散液中加入还原剂，超声处理1h～2h，得到石墨烯分散液；

所述的氧化石墨烯与还原剂的质量比为1:(0.3～1)；所述的氧化石墨烯分散液的浓度为1mg/mL～10mg/mL；

所述的还原剂为抗坏血酸、亚硫酸氢钠、乙二胺、水合肼或碘化氢；

二、石墨烯水凝胶在纤维表面的生长：

将抽提过的纤维或者预处理后的纤维置于超细管状模具中并固定纤维两端，然后将石墨烯分散液注入超细管状模具中，密封，然后在温度为20℃～180℃的条件下，水热还原2h～18h，将水热还原后的纤维水洗涤，得到石墨烯水凝胶负载的纤维；

所述的超细管状模具内径为0.05mm～5mm；

三、石墨烯气凝胶负载纤维的制备：

将石墨烯水凝胶负载的纤维绕卷，干燥生成孔隙结构，得到石墨烯气凝胶负载纤维；

四、复合石墨烯气凝胶负载纤维的制备：

将功能材料配制成功能材料溶液，将石墨烯气凝胶负载纤维浸渍在功能材料溶液中1h～24h，取出后洗涤，得到石墨烯气凝胶复合纤维；

所述的功能材料溶液浓度为0.1g/L～100g/L；

所述的功能材料为金属有机骨架化合物、碳纳米管、小分子染料、金纳米粒子、聚苯胺、氧化硅、二氧化钛、氧化铝、碳化硅或氮化硅。

本发明采用现有公开的方法制备氧化石墨烯，如申请号为201010561022.7的《石墨烯/TiO₂基抗近红外/紫外辐射高分子复合薄膜及其制备方法》中记载的制备方法。

本发明的有益效果是：