)重量比的超純水稀釋;添加1:(20~50)重量比的雙氧水，混合反應(yīng)1~3h，將反應(yīng)后溶 液用鹽酸和超純水按照1: (1~3): (2000~5000)重量比例清洗至pH接近7,最后將上述溶液 濃縮成不同濃度的氧化石墨烯溶膠。
[0031] (4)將步驟(3)所得的氧化石墨烯溶膠紡制纖維。將濃度為5~10%的氧化石墨烯 溶膠以l〇ml/40min的擠出速度通過一定孔徑的毛細(xì)管，在凝固浴中常溫凝固一定時(shí)間，水 洗干凈，在高溫下烘干后得到氧化石墨烯纖維。
[0032] (5)將步驟(4)得到的氧化石墨烯纖維放入30ml水合肼溶液中，在100°C下還原4h。
[0033] (6)將步驟(5)還原好的石墨烯纖維清洗，干燥，測試強(qiáng)度和電導(dǎo)率。
[0034] 實(shí)施例2
[0035]將實(shí)施例1步驟(2)高純鱗片石墨片層直徑更換為500~ΙΟΟΟμπι的，其它步驟同實(shí) 施例1，測試石墨烯纖維強(qiáng)度和電導(dǎo)率。
[0036] 實(shí)施例3
[0037] 將實(shí)施例1步驟(2)高純鱗片石墨片層直徑更換為1000~1500μπι的，其它步驟同實(shí) 施例1，測試石墨烯纖維強(qiáng)度和電導(dǎo)率。
[0038] 實(shí)施例4
[0039]將實(shí)施例1步驟(2)高純鱗片石墨片層直徑更換為1500~2000μπι的，其它步驟同實(shí) 施例1，測試石墨烯纖維強(qiáng)度和電導(dǎo)率。
[0040] 實(shí)施例5
[00411將實(shí)施例1步驟(2)高純鱗片石墨片層直徑更換為2000~2500μπι的，其它步驟同實(shí) 施例1，測試石墨烯纖維強(qiáng)度和電導(dǎo)率。
[0042] 實(shí)施例6
[0043]將實(shí)施例1步驟(2)高純鱗片石墨片層直徑更換為2500~3000μπι的，其它步驟同實(shí) 施例1，測試石墨烯纖維強(qiáng)度和電導(dǎo)率。
[0044] 表1所制石墨烯纖維的強(qiáng)度和電導(dǎo)率
[0045]

[0046] 從表1數(shù)據(jù)可以看出I隨著高純鱗片石墨的片層直徑的增大，石墨烯纖維的電導(dǎo)率 和拉伸強(qiáng)度在逐漸增大，說明采用大片鱗片石墨制備的超大片層高純鱗片石墨，反應(yīng)后所 得的氧化石墨烯片層較大，在紡絲成纖維的過程中，晶格排列趨向性好，斷層和錯(cuò)位率降 低，從而使得還原后的石墨烯纖維電導(dǎo)率和強(qiáng)度增大。
[0047]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 利用大片天然石墨制備高強(qiáng)度纖維的方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將大片天然石墨經(jīng)過粗裁、化學(xué)純化、烘干、除磁、篩分、清洗、烘干等方法得到超大 片層天然高純鱗片石墨晶體； (2) 將步驟（1)制備的超大片層天然高純鱗片石墨晶體、濃硫酸、發(fā)煙硝酸、濃磷酸按照 1:1~100:1~20:1~20重量比混合，在20~100°C混合反應(yīng)1~20h，反應(yīng)完成后用超純水清 洗至pH接近7，抽濾，將過濾后物料放置在高溫烘箱內(nèi)，溫度25~300°C，干燥12~96h，收集 烘干物料； (3) 將步驟(2)所得烘干物料、濃硫酸、硝酸鹽、強(qiáng)氧化劑按照1:1~150 :0.1~5:1~20 重量比混合，在_5°C~60°C混合反應(yīng)1~20h，反應(yīng)完成后用1:10~5000重量比的超純水稀 釋，添加1:1~100重量比的雙氧水，混合反應(yīng)0.1~3h，將反應(yīng)后溶液用鹽酸和超純水按照 1:0.5~5:10~5000重量比例清洗至pH接近7，最后將上述溶液濃縮成一定濃度的氧化石墨 烯溶膠； (4) 將步驟(3)所得氧化石墨稀溶膠以1~50ml/40min的擠出速度通過10~300um毛細(xì) 管，在凝固浴中常溫凝固1~30min，水洗干凈，在10~100°C烘干后得到不同直徑的氧化石 墨烯纖維； (5) 將步驟(4)所得氧化石墨烯纖維用還原劑還原，即可得到石墨烯纖維； (6) 將步驟(5)還原過的石墨烯纖維經(jīng)清洗、干燥后測試石墨烯纖維的電導(dǎo)率和力學(xué)強(qiáng) 度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用大片天然石墨制備高強(qiáng)度纖維的方法，其特征在于:所述 步驟(1)中的粗裁方法為物理切割;化學(xué)純化包括酸洗、水洗、堿洗和水洗;烘干溫度為50~ 300°C，烘干時(shí)間為2~72h;除磁方式為磁選機(jī)除磁，篩分方式為不銹鋼振動(dòng)篩篩分;清洗溫 度為10~80°C，清洗時(shí)間為0.1~1 Oh。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用大片天然石墨制備高強(qiáng)度纖維的方法，其特征在于:所述 酸洗選用鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸、檸檬酸中的一種，酸洗溫度為10~l〇〇°C，酸洗時(shí)間為 0.1 ~10h〇4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用大片天然石墨制備高強(qiáng)度纖維的方法，其特征在于:所述 堿洗選用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、氫氧化鋇、氫氧化鈣中的一種，堿洗溫度為1 〇~1 〇〇°c， 喊洗時(shí)間為0.1~1 Oh。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用大片天然石墨制備高強(qiáng)度纖維的方法，其特征在于:所述 水洗溫度為1 〇~80°C，水洗時(shí)間為0.1~1 Oh。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用大片天然石墨制備高強(qiáng)度纖維的方法，其特征在于:所述 步驟(2)中的發(fā)煙硝酸濃度在65 %以上。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用大片天然石墨制備高強(qiáng)度纖維的方法，其特征在于:所述 步驟（3)中的硝酸鹽選自硝酸鉀、硝酸鈉中的一種，強(qiáng)氧化劑選自KMn〇4、K 2Cr〇7、NH4N03、 (順4)232〇8、1((：1〇4、1^6〇4、硝酸中的一種。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用大片天然石墨制備高強(qiáng)度纖維的方法，其特征在于:所述 步驟(4)中的凝固浴選自氯化鈣溶液、氫氧化鈉溶液、硫酸鈉溶液、硝酸鈉、硫酸鈣溶液或乙 醇中的一種或多種。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用大片天然石墨制備高強(qiáng)度纖維的方法，其特征在于:所述 步驟(5)中的還原劑選自水合肼、硼氫化鈉、鋁氫化鋰、氫碘酸、氫溴酸、維生素 C、葡萄糖中 的一種或多種。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用大片天然石墨制備高強(qiáng)度纖維的方法，涉及石墨烯技術(shù)領(lǐng)域，以大片天然石墨為原料，先經(jīng)過粗裁、化學(xué)純化、烘干、除磁、篩分、清洗、烘干等方法得到超大片層天然高純鱗片石墨晶體，然后進(jìn)行兩次氧化，將得到的氧化石墨烯溶膠通過毛細(xì)管擠出后再經(jīng)凝固、水洗、烘干得到氧化石墨烯纖維，最后用還原劑還原得到石墨烯纖維。本發(fā)明采用由大片天然石墨經(jīng)過粗裁、化學(xué)純化、烘干、除磁、篩分、清洗、烘干等方法而制備的超大片層天然高純鱗片石墨晶體，片層可控，與購買的高純鱗片石墨相比，得到的石墨烯纖維強(qiáng)度高，導(dǎo)電性能優(yōu)異。
【IPC分類】D01F9/12
【公開號(hào)】CN105544014
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510943828
【發(fā)明人】靳建光, 王允強(qiáng), 盛偉, 章喻
【申請(qǐng)人】寧國市龍晟柔性儲(chǔ)能材料科技有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月16日