將石墨烯涂覆在化學纖維表面制作高導熱復合纖維的方法
【專利摘要】本發明公開了一種將石墨烯涂覆在化學纖維表面制作復合纖維的方法，包括如下步驟：(1)配置前處理液，對纖維表面進行預處理，過程包括纖維表面的除油、粗化、敏化、活化；(2)配置鍍銀溶液，對纖維表面進行鍍銀；(3)將鍍銀纖維放入巰基化石墨烯溶液中，在纖維表面組裝一層石墨烯；(4)取出纖維烘干，得到涂覆好的復合纖維。按照本發明方法制得的復合纖維同時具有高導熱效率和高機械強度，化學纖維作為基底具有優越的抗拉伸性能，并選用石墨烯作為涂層材料增強玻璃纖維的導熱性。
【專利說明】將石墨烯涂覆在化學纖維表面制作高導熱復合纖維的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種將石墨烯涂覆在化學纖維表面制作高導熱復合纖維的方法，利用石墨烯作為導熱增強材料涂覆在化學纖維表面。
【背景技術】
[0002]目前隨著電子科技不斷的迅速發展，大功率電池作為能源體的機件也越來越多，所以具有高導熱和散熱效率的材料備受關注，如何提高散熱材料的導熱散熱率，縮小其所占據的空間，增大材料的剛度、硬度是導熱材料領域一直關注的問題。
[0003]中國專利CN102560712A于2012-07-11公開了一種高導熱復合纖維及其制造方法，該高導熱復合纖維由纖維本體，以及混合在纖維本體中的條形高導熱膜片組成。所述的高導熱膜片，為高導熱石墨膜片或石墨烯膜片。該復合纖維的制備方法是:制作條形的高導熱膜片；將熔化的液態纖維基材和高導熱膜片混合；對纖維基材進行拉絲處理，凝固后形成復合纖維。該復合纖維的另一制備方法是:制作條形的高導熱膜片；將條形的高導熱膜片和纖維基材，進行貼近操作或相互纏繞；提高環境溫度，使得纖維基材熔化，待凝固后和條形的高導熱膜片混合，形成復合纖維。
[0004]石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料。是一種只有一個碳原子厚度的二維材料。2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈.海姆和康斯坦丁.諾沃肖洛夫，成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯，而證實它可以單獨存在。石墨烯是為世上電阻率最小的材料。因其電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發展更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。
[0005]化學纖維纖維絕緣性能好、抗腐蝕性好、機械強度高，作為填充材料,可以增強基材的抗壓性、抗拉性、抗沖擊性。利用與大功率電池外包裝板材的填充材料，可以大大增加其機械性能。
[0006]化學鍍銀是人們開發最早的化學鍍方法之一，源于古老的銀鏡反應，至今已有上百年的歷史。與電鍍法不同，化學鍍銀形成的鍍層并不是通過外部提供的電子作為還原劑自催化沉積的，而是通過還原劑與金屬離子溶液之間的化學反應形成。雖然化學鍍銀工藝已經被應用超過50年。
[0007]化學鍍銀實際是氧化還原反應。氧化液一般由硝酸銀與氨水組成，由于硝酸銀的水溶液不穩定，容易發生分解，生成褐色的Ag20沉淀。因此配液時在硝酸銀溶液中滴加少量氨水，析出Ag20沉淀，繼續滴加氨水形成銀氨絡合物而使Ag20溶解，Ag(NH3) 20H再與反應產物NH4N03進一步形成Ag (NH3) 20H絡合體。反應式如下:
【權利要求】
1.一種將石墨烯涂覆在化學纖維表面制作復合纖維的方法，其特征是，包括如下步驟: (1)除油:用體積濃度為180-240ml/L的乙醇溶液作為溶劑，去除化學纖維表面的油跡，處理時間為10 — 20min，除油后，用去離子水洗凈并烘干化學纖維； (2)粗化:根據不同的化學纖維，將除油后的化學纖維浸入到70-90g/L的氫氧化鈉溶液中，在70-85°C溫度下，處理10-25min，用去離子水洗凈； (3)敏化:利用鹽酸溶解氯化亞錫，待完全溶解后，再加入去離子水配制成10-30g/L的敏化液，并敏化液中加入少量錫粒；將粗化后的化學纖維浸入敏化液中，在室溫下處理10-20min后取出，用堿水清洗,再用去離子水洗凈； (4)活化:配制濃度為0.5-3g/L的硝酸銀溶液，滴加氨水出現棕紅色沉淀，繼續滴加直至沉淀消失，加去離子水至100-300ml配制成活化液；將經過敏化處理后的化學纖維浸入活化液中，室溫下處理5-20min后取出，用去離子水洗并烘干； (5)化學鍍銀:在濃度為5-10g/L的硝酸銀溶液中緩慢加入氨水并攪拌，直到沉淀消失，加入濃度為2-4g/L的氫氧化鈉，出現沉淀，再緩慢加入氨水并攪拌，直到沉淀剛好消失，配制成氧化液；將葡萄糖用去離子水溶解，配制成濃度為10-20g/L的還原液；將經過前處理的化學纖維放置到還原液中，將氧化液向還原液中滴加，超聲處理10-20min,待反應完全后，將化學纖維取出，用去離子水洗凈并烘干； (6)涂覆:將鍍銀化學纖維放入1-5%的巰基化石墨烯的乙醇溶液中，在反應釜中充分反應，巰基與銀離子之間的結合將巰基化石墨烯涂覆在鍍銀化學纖維表面后得到石墨烯涂覆的化學纖維。
2.根據權利要求1所述的將石墨烯涂覆在化學纖維表面制作復合纖維的方法，其特征是，化學纖維為滌綸、丙綸或錦綸。
3.根據權利要求1所述的將石墨烯涂覆在化學纖維表面制作復合纖維的方法，其特征是，步驟(4)-(5)中，氨水的濃度〈2%。
4.權利要求1-3中任何一項所述的方法制得的復合纖維。
【文檔編號】D06M11/74GK104164784SQ201410349735
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月22日 優先權日:2014年7月22日
【發明者】鄒湘坪, 李曉強, 傅偉錚 申請人:杭州杭復新材料科技有限公司