[发明专利]氧化石墨烯/纤维复合材料及其吸附方法

说明书

本发明属于高分子材料领域，公开了一种氧化石墨烯/纤维复合材料及其吸附方法,是通过调节GO饱和水溶液的pH以及向其中加入中性电解质，控制GO在纤维/织物上的吸附量，以适应GO/纤维复合材料的各种用途需求，防止GO团聚。本发明适用于GO复合材料的制备，尤其适用于GO/纤维复合材料的制备。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种纤维复合材料及其制备方法,具体地说是一种氧化石墨烯/纤维复合材料及其吸附方法。

背景技术

现阶段，氧化石墨烯(英文名称：graphene oxide，简称：GO)与纤维复合材料的制备方法与应用已经有了很多报道。

申请号为201810153807.7的中国发明专利，公开了一种利用Hummers法混合酸液直接制备GO/纤维复合材料的方法，它是利用Hummers法将石墨烯氧化成GO后，直接进行纤维素吸附，这样虽然节省了工艺步骤，但是由于是使用粗产物进行吸附，导致所得复合材料的功能性偏低；同时由于Hummers法采用浓硫酸等强酸，而纤维素在强酸环境下易水解，GO在强酸环境下易发生聚沉，导致产率降低；

申请号为201110354745.9的中国发明专利，公开了一种氧化石墨烯/纤维复合材料及其制备方法和应用，它是通过在配制纤维素的碱性溶液中，加入氧化石墨烯，来制备复合材料，但其所配置的碱性溶液中含有大量的电解离子，导致GO在该体系下出现团聚，影响吸附效果，进而影响复合材料的性能。

发明内容

为解决现有技术中存在的以上不足，本发明旨在提供一种氧化石墨烯/纤维复合材料及其吸附方法，以达到在GO/纤维复合材料的制备过程中，避免GO发生团聚以及根据复合材料的用途控制GO在纤维素上的吸附量的目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种氧化石墨烯/纤维复合材料的吸附方法，它是配制氧化石墨烯的水溶液，调节pH值，添加中性电解质混匀，加入基质(包括但不限于纤维素纤维、腈纶、丙纶、涤纶、氨纶)，混合，即得氧化石墨烯/纤维复合材料；

作为本发明的限定，所述pH值为3.5～5或9～11；

作为本发明的另一种限定，所述中性电解质为氯化钠、氯化钾或无水硫酸钠；

作为本发明的第三种限定，添加中性电解质混匀后，所述中性电解质在氧化石墨烯溶液中的浓度为1～3g/L；

本发明所提供的氧化石墨烯/纤维复合材料的吸附方法用于氧化石墨烯/纤维复合材料的制备。

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的有益效果是：

本发明所提供的优化GO在纤维素纤维上的吸附方法，通过同时调节pH值和吸附溶液中的中性电解质浓度来控制氧化石墨烯的吸附量；

其中，调节pH值是由于pH影响了纤维素的溶胀程度、纤维素表面电荷量和GO的分散状态。在pH值低于5时，随着pH降低，GO的双电层变薄，使得GO之间的斥力降低，在水中溶解度降低，提高GO的吸附密度，进而提高平衡吸附量；同时，纤维上的纤维素负离子数目减少，有利于GO在纤维素上吸附。而在pH大于9时，随pH升高，GO分散性变好，更易与纤维素表面结合，纤维素溶胀程度变好，可与GO有效结合的纤维表面积逐渐增大，因此平衡吸附量逐渐增大；在pH增大到11左右时，纤维已经充分溶胀，因此GO在纤维素上达到最大吸附量；