[发明专利]一种高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸及其制备方法

说明书

本发明属于造纸制备技术领域，公开了一种高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸及其制备方法。方法：首先制备合成纤维分散剂，即三种絮状分散剂；然后将合成纤维、水和合成纤维分散剂进行疏解分散，获得合成纤维浆料；再将石墨烯浆料与合成纤维浆料混匀，加入阳离子型助留剂，搅拌均匀，获得复合浆料；抄造成型，干燥，热压，获得合成纤维/石墨烯复合纸。本发明的复合纸均度好，强度高，导电性好。本发明的方法具有纤维分散快速，分散均匀，用水少，成本低的优点。

技术领域

本发明属于造纸制备技术领域，具体涉及一种高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸及其制备方法。

背景技术

导电纸是一种具有导电性的功能纸，可广泛用于防静电包装、电磁屏蔽，导热散热，新能源和传感领域等等。石墨烯作为高导电，高导热的二维纳米材料，容易与木质纤维复合，可以作为造纸助剂添加到纸张之中，提高纸张的导电导热性能。随着近几年来石墨烯的工业化制备技术的逐渐成熟，石墨烯的成本降低，石墨烯导电纸又再次受到大家的广泛关注。

石墨烯导电纸一般使用常见的木质造纸纤维作为基底，负载石墨烯湿法抄造成纸。石墨烯的负载量高度影响复合纸的性能，负载量越高，复合纸的导电导热性则越好。因此，高性能的复合纸，往往需要添加大量的石墨烯。然而，片层结构的石墨烯材料，会阻碍纸张纤维之间的相互作用。复合纸在添加石墨后，导电导热性能提高的同时，其机械强度会明显降低。另外，木质纤维在使用的过程中也存在容易吸水受潮的问题。受潮后的复合纸强度进一步下降，而且容易滋生霉菌，影响产品的使用。为了解决这些问题，可以使用聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚酯等合成纤维代替木质纤维，但是此类合成纤维密度低、亲水性差，在疏解分散的过程中，纤维倾向于悬浮在表面，在水中容易相互缠结絮聚，产生大量气泡，即使在分散时加入大量的水、分散剂、抑泡剂和消泡剂，依然很难达到较好的分散效果，造成复合纸匀度差，强度低。此外，纤维表面的气泡也会影响石墨烯在纤维表面的负载，造成石墨烯流失严重，复合纸导电性能差。而且，流失的石墨烯会堵塞造纸网孔，造成滤水困难，影响复合纸的制备。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要是提供一种高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸的制备方法。

本发明的另一目的是提供由上述制备方法得到的高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸的制备方法，包括以下步骤：

1)合成纤维分散剂的制备：所述合成纤维分散剂为分散剂1、分散剂2或分散剂3；

分散剂1：采用稀酸溶解壳聚糖，得到壳聚糖溶液；然后滴加稀碱溶液至体系的pH为7-9，获得壳聚糖沉淀；将沉淀洗涤至中性，分散于水中，获得分散剂1；分散剂1中壳聚糖沉淀的浓度为1～5wt％；

分散剂2：对纸浆纤维进行高浓打浆，打浆度为50-70°SR，然后加入水溶性阳离子型高分子助剂和阴离子型高分子助剂，搅拌5-15min，获得分散剂2；所述搅拌的转速为100-300rpm；

分散剂3：向纳米纤维素的水分散液中，加入水溶性阳离子型高分子助剂或金属盐，搅拌3-5min，获得分散剂3；所述纳米纤维素是将木浆纤维通过tempo氧化和高压均质得到；纳米纤维素的水分散液的质量分数为0.1-0.5％；

2)合成纤维的分散：

将合成纤维、水和合成纤维分散剂通过疏解机进行疏解分散，获得合成纤维浆料；

3)复合浆料的制备：

将石墨烯浆料与合成纤维浆料混匀，加入阳离子型助留剂，搅拌均匀，获得复合浆料；

4)复合纸抄造：