[发明专利]分散有石墨烯的白油浆料及其制备方法、UHMWPE纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种分散有石墨烯的白油浆料的制备方法，包括：1)将组分A、组分B、石墨烯粉及白油混合，将上述混合物料进行球磨，使得各组分充分混合，其中，所述组分A为抗氧剂，所述组分B为分散剂和/或改性剂；2)将步骤1)得到的混合物料加入白油中，在搅拌的条件下，加热第一温度，保温0.2‑3h，然后升温至第二温度，继续搅拌下保温2‑15h，形成均匀溶液；其中，第二温度比第一温度高30‑62℃。

技术领域

本发明涉及一种分散有石墨烯的白油浆料及其制备方法，特别涉及了一种用 于改善UHMWPE纤维性能的分散有石墨烯的白油浆料及其制备方法，属于有机无 机复合材料技术领域。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维，也称超高强度聚乙烯(UHMWPE)纤维、 超高模量聚乙烯(UHMWPE)纤维。由于UHMWPE具有朝拉伸取向必备的结构特征， 所以有无可匹敌的超高拉伸强度，因此可通过凝胶纺丝法制得超高弹性模量和强 度的纤维，其拉伸强度高达3-3.5GPa,拉伸弹性模量高达100-125GPa；纤维比强 度是迄今已商品化的所有纤维中最高的，比碳纤维大4倍，比钢丝大10倍，比 芳纶纤维大50％。其被广泛应用于军事装备、航空航天、海洋作业、体育器材等 领域。

在UHMWPE纤维生产过程中，白油在生产中充当溶剂，与UHMWPE形成纺丝液， 进而再进行纺丝；但白油只是充当溶剂无法对纤维的性能进行提升。自从2004 年以来，石墨烯一直是人们的研究热点，它具有优良的机械、电学、热学和光学 特性，在电池材料、储能材料、电子器件、复合材料等领域具有广泛的应用前景。 然而，石墨烯的化学稳定性极高，石墨烯片层之间范德华力的作用使其容易发生 团聚，难以在水和有机溶剂中形成稳定分散的体系。所以，如何在应用时保持石 墨烯的有效分散是一个亟待解决的难题。

但如果在纺丝过程中直接加入石墨烯粉末，会造成石墨烯大量团聚，得到分 散性很差的纺丝液，而复合材料中，增强相在基体中的分散对材料的性能有着至 关重要的影响。研究者们转换思维，欲利用石墨烯/白油浆料对UHMWPE纤维的生 产工艺中产生影响，提高UHMWPE纤维的性能。然而，石墨烯/白油浆料的稳定分 散性对于最终产品石墨烯/UHMWPE复合纤维的连续生产起着至关重要的作用。但 传统工艺中制备的高固含石墨烯/白油浆料分散性较差，团聚严重，很难保持长 时间的稳定均匀分散，货架期较短，导致在复合纤维实际生产中，连续作业7～8 小时后，出现喷丝板堵孔现象，迫使生产停止，进行喷丝板的清理更换，这不符 合超纤维连续生产的工艺要求。基于以上技术背景，本发明对石墨烯/白油浆料 的旧工艺进行改进，制备出分散稳定性极好的浆料，有望解决超纤维连续生产中 的堵孔问题。

发明内容

本发明的目的在于针对目前的技术缺陷，提供一种分散性极好的分散有石墨 烯的白油浆料的制备方法；

本发明的另一目的是提供上述方法制得的分散有石墨烯的白油浆料；

本发明的又一目的是提供采用上述白油浆料制备UHMWPE的复合纤维的方 法。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种分散有石墨烯的白油浆料，以白油浆料的总质量为100wt％计，该白油 浆料中含有：0.01-1wt％的组分A、0.01-1wt％的组分B、0.01-0.5wt％的石墨烯， 其中，所述组分A为抗氧剂，所述组分B为分散剂和/或改性剂。

作为上述的分散有石墨烯的白油浆料的优选方案，以白油浆料的总质量为100wt％计，该白油浆料中含有：0.1-0.5wt％的组分A、0.1-0.5wt％的组分B、 0.1-0.2wt％的石墨烯。

上述分散有石墨烯的白油浆料必然的含有组分A(抗氧剂)、组分B(分散 剂和/或改性剂)、石墨烯以及白油，但是不排除还具有一些不影响本公开的分 散有石墨烯的白油浆料性能的杂质或添加剂。其中，白油含量为97.5-99.7wt％。