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专利号: 2016108250663
申请人: 济南圣泉集团股份有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高性能的石墨烯复合对位芳纶纤维,其特征在于,主要由石墨烯类物质与聚对苯二甲酰对苯二胺组成;

所述石墨烯复合对位芳纶纤维中,石墨烯类物质的含量在5wt%以下,进一步的为

0.5wt%-3wt%之间,更进一步的为1wt%-2.5wt%之间。

2.根据权利要求1所述的石墨烯复合对位芳纶纤维,其特征在于,石墨烯类物质的D90指标控制在70μm以下;

优选地,石墨烯类物质的D90指标控制在50μm以下,优选为30μm以下,更优选为5-25μm之间。

3.根据权利要求1所述的石墨烯复合对位芳纶纤维,其特征在于,石墨烯类物质的D10指标控制在20um以下;

优选地,D90指标控制在D10指标的20倍以下,优选10倍以下,更优选为5倍以下。

4.根据权利要求1所述的石墨烯复合对位芳纶纤维,其特征在于,石墨烯类物质包括石墨烯、生物质石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯衍生物的一种或几种的混合,所述石墨烯衍生物包括元素掺杂的石墨烯;

优选地,所述石墨烯衍生包括元素掺杂石墨烯或官能团化石墨烯物中的任意1种或至少2种的组合;

优选地,所述元素掺杂石墨烯包括金属掺杂石墨烯或非金属元素掺杂石墨烯中的任意

1种或至少2种的组合;

所述金属掺杂的金属元素典型但非限制性的包括钾、钠、金、银、铁、铜、镍、铬钛、钒或钴;

所述非金属元素掺杂石墨烯典型但非限制性的包括氮、磷、硅、硼或硅;

优选地,所述非金属元素掺杂石墨烯包括氮掺杂石墨烯、磷掺杂石墨烯或硫掺杂石墨烯中的任意1种或至少2种的组合;

优选地,所述官能团化石墨烯包括接枝有官能团的石墨烯;

优选地,所述官能团化石墨烯包括接枝有羟基、羧基或氨基中的任意1种或至少2种的组合的石墨烯;

其中,所述羟基包括R1-OH,所述R1包括烷烃基,典型但非限制性的羟基包括甲基羟基、乙基羟基、丙基羟基、丁基羟基、戊基羟基、己基羟基中的其中一种;

所述羧基包括R2-COOH,所述R2包括烷烃基,典型但非限制性的羟基包括甲基羟基、乙基羟基、丙基羟基、丁基羟基、戊基羟基、己基羟基中的其中一种;

所述羧基包括R3-NH3,所述R3包括烷烃基,典型但非限制性的羟基包括甲基羟基、乙基羟基、丙基羟基、丁基羟基、戊基羟基、己基羟基中的其中一种。

5.权利要求1-4任一项所述的石墨烯复合对位芳纶纤维的制备方法,其特征在于,主要包括如下步骤:(A)将石墨烯类物质与浓硫酸溶液混合得到石墨烯类物质溶液,进行预处理,得到石墨烯类物质分级溶液;

或将石墨烯类物质直接配制成石墨烯类物质溶液进行预处理后,过滤干燥与浓硫酸混合得到石墨烯类物质分级溶液;

(B)将聚对苯二甲酰对苯二胺与所述石墨烯类物质分级溶液混合搅拌,得到纺丝原液;

(C)将纺丝原液过滤、脱泡、纺丝以及干燥后,即得。

6.根据权利要求5所述的石墨烯复合对位芳纶纤维的制备方法,其特征在于,所述步骤(A)中,预处理的方法包括:将石墨烯类物质溶液超声分散、2000-3000rpm条件下离心操作后保留底部沉淀,上清液在5000-7000rpm条件下离心操作后分别得到二次底部沉淀与二次上清液;

其中,所述石墨烯类物质分级溶液包括底部沉淀、二次底部沉淀、二次上清液中的任意一种制备得到,优选二次底部沉淀。

7.根据权利要求6所述的石墨烯复合对位芳纶纤维的制备方法,其特征在于,超声分散的时间控制在1-3h;

优选地,2000-3000rpm条件下离心操作的时间控制在20-40min;

优选地,5000-7000rpm条件下离心操作的时间控制在10-30min。

8.根据权利要求5所述的石墨烯复合对位芳纶纤维的制备方法,其特征在于,所述步骤(A)中,石墨烯类物质与浓硫酸的质量比控制在1:(10-80)之间,优选控制在1:(20-70)之间,更优控制在1:(40-50)之间。

9.根据权利要求5所述的石墨烯复合对位芳纶纤维的制备方法,其特征在于,所述步骤(B)中,分多次添加聚对苯二甲酰对苯二胺与所述石墨烯类物质分级溶液混合,每次添加后搅拌的时间控制在1-2h之间,温度控制在50-80℃之间;

优选地,所述聚对苯二甲酰对苯二胺的特性粘度控制在6dL/g以上,优选控制在6-

10dL/g之间。

10.权利要求1-4任一项所述的石墨烯复合对位芳纶纤维作为防弹衣、头盔、航空航天材料、轮胎骨架材料、以及在宇宙探索、航空航天、国防军工、水陆交通、绳索光缆、体育休闲方面作为增强材料的应用。