[发明专利]一种石墨烯纳米碳纤维纸及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯纳米碳纤维纸及其制备方法，所述石墨烯纳米碳纤维纸由以下重量份的原料制备而成：竹浆板75.0份～85.0份、改性石墨烯3.5份～6.5份、纳米碳纤维15.0份～20.0份、匀浆剂2.0份～4.0份。本发明石墨烯纳米碳纤维纸，利用改性石墨烯进一步改性纳米碳纤维，促进纳米碳纤维在竹浆中的分散程度，提高相容性，避免发生团聚，同时减少分散剂等助剂的使用，提高石墨烯纳米碳纤维纸的成形性和机械强度。

技术领域

本发明涉及纸制品技术领域，具体涉及一种石墨烯纳米碳纤维纸及其制备工艺。

背景技术

传统的碳纤维纸是使用碳纤维、活性碳纤维及碳纤维、活性碳纤维与其他植物或非植物纤维混合生产的具有特殊性能的功能纸。广泛应用于防静电包装、电磁屏蔽、耐热阻燃、新能源、电化学、生物医学等材料领域。

通常，传统的碳纤维纸中碳纤维是以短纤维无规则的形式存在，各向同性。但是，碳纤维不同于植物纤维，它的表面仅含有少量的基团，在打浆过程中只能产生切断作用，不能产生分丝帚化现象，在纸页成型后纤维间也不会产生氢键。

中国专利CN102226325B公开了一种远红外碳纤维低温导电发热纸包括原浆板、碳纤维、纳米远红外负离子粉以及扩散剂。将纸浆打浆后加入经过碳化处理、水相处理、亲水性处理的碳纤维浸渍，进行均质并继续打浆后将混合浆料取料测量其电阻，电阻误差在2％-10％内的混合浆料抄造成纸。制备的远红外碳纤维低温导电发热纸中碳纤维在原浆中的分散需要借助扩散剂，碳纤维与原浆的相容性较差，成型性有待提高。

中国专利CN105369686B公开了一种导电发热材料的制造技术，具体地说是一种高导电石墨烯碳纤维导电纸及其制备方法。包括短切碳纤维、涤纶超短纤维、石墨烯粉、木浆纤维，将上述材料经过渗透化处理、疏解分散、开浆处理、混合以及抄纸制造得到高导电石墨烯碳纤维导电纸。制备的导电纸中纤维分布均匀性差，抗张强度低，使用寿命较短。

因此，本发明提供一种石墨烯纳米碳纤维纸及其制备方法，解决在使用碳纤维原料成纸过程中，碳纤维的分散和成纸强度较差的问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种石墨烯纳米碳纤维纸及其制备方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种石墨烯纳米碳纤维纸由以下重量份的原料制备而成：竹浆板75.0份～85.0份、改性石墨烯3.5份～6.5份、纳米碳纤维15.0份～20.0份、匀浆剂2.0份～4.0份。

进一步的，石墨烯纳米碳纤维纸由以下重量份的原料制备而成：竹浆板77.0份～83.0份、改性石墨烯4.5份～5.5份、纳米碳纤维16.0份～19.0份、匀浆剂2.5份～3.5份。

本发明石墨烯纳米碳纤维纸中选用的竹浆为中等纤维长度的纸浆，细而柔软，浆张松厚度、撕裂度高、耐破强度和抗张强度较低，有较高的机械强度；改性石墨烯与纳米碳纤维、竹浆的相容性好，同时改性石墨烯不容易团聚，方便加工；纳米碳纤维具有缺陷数量少、比表面积大、比径比大等优点，而且具有低密度、高比模量、高比强度、高导电性、高导热性以及结构致密等特点。

进一步的，匀浆剂由聚氧化乙烯、滑石粉、玉米淀粉、纳米氧化镁按质量比10：1.2：3.5：1.0～2.0组成。匀浆剂中聚氧化乙烯、滑石粉具有较好的分散性，可以促使纳米碳纤维在竹浆中均匀、稳定分散；玉米淀粉、纳米氧化镁提高浆料的稳定性和机械强度。

进一步的，改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

步骤a、石墨烯与乙醇按质量比1：60～80的比例混合，磁力搅拌5分钟～10分钟后，在温度为40℃～50℃的条件下超声40分钟～45分钟，得到石墨烯-乙醇分散液；

步骤b、步骤a中得到的石墨烯-乙醇分散液中加入草酸，搅拌30分钟～40分钟，静置60分钟～90分钟之后过滤，干燥，得到预处理石墨烯；