[发明专利]同轴静电纺丝制备石墨烯/二氧化硅纳米复合纤维的方法

摘要

同轴静电纺丝制备石墨烯/二氧化硅纳米复合纤维的方法，属于石墨烯技术领域。本发明借助溶胶‑凝胶原理，通过同轴静电纺丝工艺，制备得到了一种石墨烯(外层)/二氧化硅(内层)纳米复合纤维。将这种新型纳米复合纤维应用于橡胶领域，既可同时发挥石墨烯和二氧化硅纤维的增强效应，又能避免石墨烯的聚集，还能减少二氧化硅纤维的末端效应。该复合纤维可有效对橡胶进行增强、提高耐疲劳性能、降低生热等。此外，本发明还具有设备简单、操作简单、可控性好、利于工业化放大等优点。

主权项

1.一种同轴静电纺丝制备石墨烯/二氧化硅纳米复合纤维的方法,其特征在于，具体按照以下步骤进行：步骤一：(1)称取一定量的石墨烯前躯体，溶于单一溶剂或混合溶剂后超声处理得到浓度为0.01mg～10g/mL的分散液，即为石墨烯前躯体分散液；(2)将高聚物溶解在单一溶剂或混合溶剂中，高聚物与单一溶剂或混合溶剂的的质量比为(0.01～60)：1，得到高聚物溶液；(3)将石墨烯前躯体分散液和高聚物溶液混合，搅拌0.1～48小时，即得外层纺丝液；步骤二：(1)称取二氧化硅前驱体0.1～100g、无水乙醇0.1～80g、酸性水溶液0.1～50g，混合均匀，得到二氧化硅前躯体液；(2)将高聚物溶解在单一溶剂或混合溶剂中，高聚物与单一溶剂或混合溶剂的的质量比为(0.01～60)：1，得到高聚物溶液；(3)将二氧化硅前躯体液和高聚物溶液混合，搅拌0.1～48小时，即得内层纺丝液；步骤三：将外层纺丝液和内层纺丝液分别置于喷丝头为套筒结构的静电纺丝装置中，内外层纺丝液的质量比为(0.01～100)：1；将内层溶液喷丝头内径设为0.1～5mm，内层溶液流速设为0.1～60mL/h；将外层溶液喷丝头内径设为0.2～6mm，外层溶液流速设为0.1～60mL/h；调节电压为1～80kV，接收距离为0.1～200cm，在温度为0～100℃、空气湿度为1～90％的环境条件下纺丝得到石墨烯/二氧化硅纳米复合前驱纤维膜；步骤四：将步骤三中得到的石墨烯/二氧化硅纳米复合前驱纤维膜置于高温炉中，在70～150℃下干燥0.1～24h；然后在惰性气氛下，以0.1～50℃/min速度升温至150～700℃，保温0.1～16h；接着以0.1～50℃/min速度升温至700～1200℃，煅烧0.1～12h，得到石墨烯/二氧化硅纳米复合纤维。