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      一種改性酚醛樹脂纖維及其制備方法和用途與流程

      文檔序號:12585577閱讀:來源:國知局

      技術(shù)特征:

      1.一種改性的酚醛樹脂纖維的制備方法,其特征在于,所述方法包括如下步驟:

      (1)向酚醛樹脂的預聚物中加入聚合物,得到聚合物-預聚物溶液;

      (2)向所述聚合物-預聚物溶液中加入石墨烯類物質(zhì),進行熱固性酚醛樹脂的聚合反應,得到反應液,即為酚醛樹脂紡絲原液;

      (3)將步驟(2)得到的酚醛樹脂紡絲原液靜電紡絲得到酚醛纖維原絲后,固化交聯(lián)得到改性的酚醛樹脂纖維。

      2.如權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,以醛類物質(zhì)計,所述酚醛樹脂的預聚物與聚合物的摩爾比為1:0.05~0.1;

      所述石墨烯類物質(zhì)與聚合物-預聚物混合進行熱固性酚醛樹脂的聚合反應過程中,石墨烯類物質(zhì)的質(zhì)量為酚醛樹脂的0.01~15wt%,優(yōu)選0.01~10wt%,進一步優(yōu)選0.01~5wt%,特別優(yōu)選0.01~2wt%,最優(yōu)選0.1~1wt%;

      所述石墨烯類物質(zhì)包括石墨烯、生物質(zhì)石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯衍生物的任意1種或至少2種的混合,所述石墨烯衍生物包括元素摻雜的石墨烯;

      優(yōu)選地,所述石墨烯類物質(zhì)優(yōu)選氧化石墨烯;

      優(yōu)選地,所述石墨烯衍生物包括元素摻雜石墨烯或官能團化石墨烯物中的任意1種或至少2種的組合;

      優(yōu)選地,所述元素摻雜石墨烯包括金屬摻雜石墨烯或非金屬元素摻雜石墨烯中的任意1種或至少2種的組合;

      所述金屬摻雜的金屬元素包括鉀、鈉、金、銀、鐵、銅、鎳、鉻、鈦、釩或鈷中的任意1種或至少2種的組合;

      所述非金屬元素摻雜石墨烯的非金屬元素包括氮、磷、硅、硼或氧中的任意1種或至少2種的組合;

      優(yōu)選地,所述非金屬元素摻雜石墨烯包括氮摻雜石墨烯、磷摻雜石墨烯或硫摻雜石墨烯中的任意1種或至少2種的組合;

      優(yōu)選地,所述官能團化石墨烯包括接枝有官能團的石墨烯;

      優(yōu)選地,所述官能團化石墨烯包括接枝有羥基、羧基或氨基中的任意1種或至少2種的組合的石墨烯;

      優(yōu)選地,所述羥基包括-R1-OH,所述R1包括烴基,優(yōu)選包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、乙烯基、丙烯基中的任意1種或至少2種的組合;

      優(yōu)選地,所述羧基包括-R2-COOH,所述R2包括烴基,優(yōu)選包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基中的任意1種或至少2種的組合;

      優(yōu)選地,所述羧基包括R3-NH3,所述R3包括烷烴基,優(yōu)選包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基中的任意1種或至少2種的組合。

      3.如權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,步驟(2)所述石墨烯類物質(zhì)以分散液的形式加入;

      優(yōu)選地,所述分散液的溶劑包括乙醇、水、乙二醇、DMF、NMP或丙酮中的任意1種或至少2種的組合;優(yōu)選乙醇或水;

      優(yōu)選地,所述分散液中,石墨烯類物質(zhì)的濃度為15mg/g以下,優(yōu)選1~10mg/g,進一步優(yōu)選3~5mg/g;

      優(yōu)選地,所述石墨烯類物質(zhì)的分散液以滴加的形式加入至聚合物-預聚物溶液中;所述滴加速率優(yōu)選為0.5-2mL/min。

      4.如權(quán)利要求1-3任一所述的制備方法,其特征在于,步驟(1)所述聚合物包括橡膠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚乙二醇中的任意1種或至少2種的組合,優(yōu)選聚乙烯醇;

      所述橡膠為丁腈橡膠、丁苯橡膠、天然橡膠中的一種或多種。

      5.如權(quán)利要求1-3任一所述的制備方法,其特征在于,所述酚醛樹脂的預聚物通過酚醛樹脂的聚合單體發(fā)生預聚反應得到;

      優(yōu)選地,所述酚醛樹脂聚合單體的酚包括苯酚及其衍生物,優(yōu)選苯酚、甲酚、二甲酚、萘酚、烷基取代的苯酚、烷基取代的萘酚、雙酚A或雙酚F中的任意1種或至少2種的組合;

      優(yōu)選地,所述酚醛樹脂聚合單體的醛包括甲醛及其衍生物,優(yōu)選甲醛、乙醛或糠醛中任意1種或至少2種的組合;

      優(yōu)選地,所述預聚反應包括如下步驟:將酚醛樹脂的聚合單體和催化劑混合,在60~80℃下反應0.5~4h;

      優(yōu)選地,所述預聚反應中,以羥基計的酚單體、以醛基計的醛單體和催化劑的摩爾比為1:(1.1~1.4):(0.005~0.05);

      優(yōu)選地,所述催化劑包括堿性催化劑;

      優(yōu)選地,所述堿性催化劑包括氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水中的任意1種或至少2種的組合。

      6.如權(quán)利要求1~5之一所述的制備方法,其特征在于,所述熱固性酚醛樹脂的聚合反應的反應溫度為80~95℃,反應時間為0.5~4h。

      7.如權(quán)利要求1~6之一所述的制備方法,其特征在于,所述方法包括如下步驟:

      (1)向酚醛樹脂的預聚物中加入聚合物,得到聚合物-預聚物溶液;

      (2’)分散石墨烯類物質(zhì)于溶劑中,得到石墨烯類物質(zhì)分散液;

      (2)向步驟(1)聚合物-預聚物溶液中滴加步驟(2’)得到的石墨烯類物質(zhì)分散液,進行熱固性酚醛樹脂的聚合反應得到反應液,即為酚醛樹脂紡絲原液;

      (3)將所述酚醛樹脂紡絲原液經(jīng)靜電紡絲制成酚醛纖維原絲后,固化交聯(lián)得到改性的酚醛樹脂纖維。

      8.一種改性的酚醛樹脂纖維,其特征在于,所述改性的酚醛樹脂纖維通過權(quán)利要求1~7之一所述的改性的酚醛樹脂纖維的制備方法得到。

      9.一種如權(quán)利要求8所述的改性的酚醛樹脂纖維的用途,其特征在于,所述改性的酚醛樹脂纖維用作增強材料、阻燃隔熱材料、保溫材料、緩沖材料、酚醛基碳纖維、電極材料中的任意1種或至少2種的組合。

      10.一種電極復合材料,其特征在于,所述電極復合材料通過將權(quán)利要求8所述改性的酚醛樹脂纖維碳化得到;

      優(yōu)選地,所述碳化溫度為600~1000℃,優(yōu)選800℃。

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