)重量比的超纯水稀释;添加1:(20~50)重量比的双氧水，混合反应1~3h，将反应后溶 液用盐酸和超纯水按照1: (1~3): (2000~5000)重量比例清洗至pH接近7,最后将上述溶液 浓缩成不同浓度的氧化石墨烯溶胶。
[0031] (4)将步骤(3)所得的氧化石墨烯溶胶纺制纤维。将浓度为5~10%的氧化石墨烯 溶胶以l〇ml/40min的挤出速度通过一定孔径的毛细管，在凝固浴中常温凝固一定时间，水 洗干净，在高温下烘干后得到氧化石墨烯纤维。
[0032] (5)将步骤(4)得到的氧化石墨烯纤维放入30ml水合肼溶液中，在100°C下还原4h。
[0033] (6)将步骤(5)还原好的石墨烯纤维清洗，干燥，测试强度和电导率。
[0034] 实施例2
[0035]将实施例1步骤(2)高纯鳞片石墨片层直径更换为500~ΙΟΟΟμπι的，其它步骤同实 施例1，测试石墨烯纤维强度和电导率。
[0036] 实施例3
[0037] 将实施例1步骤(2)高纯鳞片石墨片层直径更换为1000~1500μπι的，其它步骤同实 施例1，测试石墨烯纤维强度和电导率。
[0038] 实施例4
[0039]将实施例1步骤(2)高纯鳞片石墨片层直径更换为1500~2000μπι的，其它步骤同实 施例1，测试石墨烯纤维强度和电导率。
[0040] 实施例5
[00411将实施例1步骤(2)高纯鳞片石墨片层直径更换为2000~2500μπι的，其它步骤同实 施例1，测试石墨烯纤维强度和电导率。
[0042] 实施例6
[0043]将实施例1步骤(2)高纯鳞片石墨片层直径更换为2500~3000μπι的，其它步骤同实 施例1，测试石墨烯纤维强度和电导率。
[0044] 表1所制石墨烯纤维的强度和电导率
[0045]
[0046] 从表1数据可以看出I随着高纯鳞片石墨的片层直径的增大，石墨烯纤维的电导率 和拉伸强度在逐渐增大，说明采用大片鳞片石墨制备的超大片层高纯鳞片石墨，反应后所 得的氧化石墨烯片层较大，在纺丝成纤维的过程中，晶格排列趋向性好，断层和错位率降 低，从而使得还原后的石墨烯纤维电导率和强度增大。
[0047]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。
【主权项】
1. 利用大片天然石墨制备高强度纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 将大片天然石墨经过粗裁、化学纯化、烘干、除磁、筛分、清洗、烘干等方法得到超大 片层天然高纯鳞片石墨晶体； (2) 将步骤（1)制备的超大片层天然高纯鳞片石墨晶体、浓硫酸、发烟硝酸、浓磷酸按照 1:1~100:1~20:1~20重量比混合，在20~100°C混合反应1~20h，反应完成后用超纯水清 洗至pH接近7，抽滤，将过滤后物料放置在高温烘箱内，温度25~300°C，干燥12~96h，收集 烘干物料； (3) 将步骤(2)所得烘干物料、浓硫酸、硝酸盐、强氧化剂按照1:1~150 :0.1~5:1~20 重量比混合，在_5°C~60°C混合反应1~20h，反应完成后用1:10~5000重量比的超纯水稀 释，添加1:1~100重量比的双氧水，混合反应0.1~3h，将反应后溶液用盐酸和超纯水按照 1:0.5~5:10~5000重量比例清洗至pH接近7，最后将上述溶液浓缩成一定浓度的氧化石墨 烯溶胶； (4) 将步骤(3)所得氧化石墨稀溶胶以1~50ml/40min的挤出速度通过10~300um毛细 管，在凝固浴中常温凝固1~30min，水洗干净，在10~100°C烘干后得到不同直径的氧化石 墨烯纤维； (5) 将步骤(4)所得氧化石墨烯纤维用还原剂还原，即可得到石墨烯纤维； (6) 将步骤(5)还原过的石墨烯纤维经清洗、干燥后测试石墨烯纤维的电导率和力学强 度。2. 根据权利要求1所述的利用大片天然石墨制备高强度纤维的方法，其特征在于:所述 步骤(1)中的粗裁方法为物理切割;化学纯化包括酸洗、水洗、碱洗和水洗;烘干温度为50~ 300°C，烘干时间为2~72h;除磁方式为磁选机除磁，筛分方式为不锈钢振动筛筛分;清洗温 度为10~80°C，清洗时间为0.1~1 Oh。3. 根据权利要求2所述的利用大片天然石墨制备高强度纤维的方法，其特征在于:所述 酸洗选用盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、柠檬酸中的一种，酸洗温度为10~l〇〇°C，酸洗时间为 0.1 ~10h〇4. 根据权利要求2所述的利用大片天然石墨制备高强度纤维的方法，其特征在于:所述 碱洗选用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氢氧化钡、氢氧化钙中的一种，碱洗温度为1 〇~1 〇〇°c， 喊洗时间为0.1~1 Oh。5. 根据权利要求2所述的利用大片天然石墨制备高强度纤维的方法，其特征在于:所述 水洗温度为1 〇~80°C，水洗时间为0.1~1 Oh。6. 根据权利要求1所述的利用大片天然石墨制备高强度纤维的方法，其特征在于:所述 步骤(2)中的发烟硝酸浓度在65 %以上。7. 根据权利要求1所述的利用大片天然石墨制备高强度纤维的方法，其特征在于:所述 步骤（3)中的硝酸盐选自硝酸钾、硝酸钠中的一种，强氧化剂选自KMn〇4、K 2Cr〇7、NH4N03、 (順4)232〇8、1((：1〇4、1^6〇4、硝酸中的一种。8. 根据权利要求1所述的利用大片天然石墨制备高强度纤维的方法，其特征在于:所述 步骤(4)中的凝固浴选自氯化钙溶液、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液、硝酸钠、硫酸钙溶液或乙 醇中的一种或多种。9. 根据权利要求1所述的利用大片天然石墨制备高强度纤维的方法，其特征在于:所述 步骤(5)中的还原剂选自水合肼、硼氢化钠、铝氢化锂、氢碘酸、氢溴酸、维生素 C、葡萄糖中 的一种或多种。
【专利摘要】本发明公开了一种利用大片天然石墨制备高强度纤维的方法，涉及石墨烯技术领域，以大片天然石墨为原料，先经过粗裁、化学纯化、烘干、除磁、筛分、清洗、烘干等方法得到超大片层天然高纯鳞片石墨晶体，然后进行两次氧化，将得到的氧化石墨烯溶胶通过毛细管挤出后再经凝固、水洗、烘干得到氧化石墨烯纤维，最后用还原剂还原得到石墨烯纤维。本发明采用由大片天然石墨经过粗裁、化学纯化、烘干、除磁、筛分、清洗、烘干等方法而制备的超大片层天然高纯鳞片石墨晶体，片层可控，与购买的高纯鳞片石墨相比，得到的石墨烯纤维强度高，导电性能优异。
【IPC分类】D01F9/12
【公开号】CN105544014
【申请号】CN201510943828
【发明人】靳建光, 王允强, 盛伟, 章喻
【申请人】宁国市龙晟柔性储能材料科技有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月16日