一种高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)合成纤维分散剂的制备：所述合成纤维分散剂为分散剂1、分散剂2或分散剂3；分散剂1：采用稀酸溶解壳聚糖，得到壳聚糖溶液；然后滴加稀碱溶液至体系的ph为7
‑
9，获得壳聚糖沉淀；将沉淀洗涤至中性，分散于水中，获得分散剂1；分散剂2：对纸浆纤维进行高浓打浆，打浆度为50
‑
70
°
sr，然后加入水溶性阳离子型高分子助剂和和阴离子型高分子助剂，搅拌5
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15min，获得分散剂2；分散剂3：向纳米纤维素的水分散液中，加入水溶性阳离子型高分子助剂或金属盐，搅拌3
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5min，获得分散剂3；2)合成纤维的分散：将合成纤维、水和合成纤维分散剂通过疏解机进行疏解分散，获得合成纤维浆料；3)复合浆料的制备：将石墨烯浆料与合成纤维浆料混匀，加入阳离子型助留剂，搅拌均匀，获得复合浆料；4)复合纸抄造：将复合浆料通过湿法抄造技术进行抄造成型，干燥，热压，获得高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸；步骤1)的分散剂2中，所述阳离子型高分子助剂为分子量100
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200万的阳离子聚丙烯酰胺，分子量100
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200万的聚乙烯亚胺，分子量100
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200万的阳离子瓜尔胶或分子量10
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20万的聚酰胺环氧氯丙烷树脂；所述阴离子型高分子助剂为分子量20
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30万的羧甲基纤维素或分子量100
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200万的阴离子聚丙烯酰胺；步骤1)的分散剂3中，所述水溶性阳离子型高分子助剂为分子量10
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20万的阳离子聚丙烯酰胺，分子量10
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20万的聚乙烯亚胺或分子量10
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20万的聚酰胺环氧氯丙烷树脂；步骤1)的分散剂3中，所述金属盐为含有金属离子的盐，金属离子为三价铁离子或三价铝离子。2.根据权利要求1所述高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸的制备方法，其特征在于：步骤1)的分散剂1中壳聚糖沉淀的浓度为1～5wt％；步骤1)的分散剂2中，所述纸浆纤维为长度>3mm的木纤维、棉纤维和/或麻纤维，打浆浆浓为20
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30％；分散剂2中，所述水溶性阳离子型高分子助剂的用量为纸浆的0.5
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1wt％，阴离子型高分子助剂的用量为纸浆的0.5
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1wt％；水溶性阳离子型高分子助剂与阴离子型高分子助剂的用量相同；分散剂3中，所述阳离子型高分子助剂加入量为纳米纤维素质量的0.1
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1％；分散剂3中金属盐的加入量为纳米纤维素质量的1
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2％；步骤2)中所述合成纤维素分散剂的加入量为合成纤维质量的3
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8％；步骤3)中所述阳离子助留剂用量为石墨烯质量的1
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4％；石墨烯浆料中石墨烯与合成纤维浆料中合成纤维的质量比为(3～7)：(7～3)。3.根据权利要求1所述高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述合成纤维为聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、es纤维、
聚乳酸纤维、聚酰胺纤维、维纶、pet纤维中的一种以上；步骤3)的阳离子助留剂为分子量100
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200万的阳离子聚丙烯酰胺，分子量100
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200万的聚乙烯亚胺或分子量10
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30万的聚酰胺环氧氯丙烷树脂。4.根据权利要求3所述高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸的制备方法，其特征在于：当选用多种合成纤维时，所述合成纤维包括低熔点合成纤维和高熔点合成纤维；所述低熔点合成纤维和高熔点合成纤维的质量比为1：(4
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8)；所述低熔点合成纤维包括es纤维、聚乙烯纤维；所述高熔点合成纤维为聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺纤维、维纶纤维、聚乳酸纤维。5.根据权利要求1所述高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸的制备方法，其特征在于：步骤1)的分散剂3中所述纳米纤维素是将木浆纤维通过tempo氧化和高压均质得到；步骤1)的分散剂3中所述纳米纤维素水分散液的浓度为0.1
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0.5wt％，纳米纤维素的直径20～50nm，长度1
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2μm。6.根据权利要求1所述高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸的制备方法，其特征在于：分散剂2中所述阳离子型高分子助剂以水溶液的形式使用，溶液的浓度为0.5
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1.5wt％；阴离子型高分子助剂以水溶液的形式使用，溶液的浓度为0.5
‑
1.5wt％；步骤1)的分散剂3中所述阳离子型高分子助剂以水溶液的形式使用，溶液的浓度为0.5
‑
1.5wt％；步骤1)的分散剂3中所述金属盐为含有金属离子的盐，金属离子为三价铁离子或三价铝离子，所述金属盐以水溶液的形式使用，水溶液的浓度为0.5
‑
2mol/l。7.根据权利要求1所述高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸的制备方法，其特征在于：步骤4)中所述干燥为90
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105℃干燥5
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10分钟；所述热压的条件为125～135℃，5
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10mpa热压3
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5分钟。8.根据权利要求1所述高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸的制备方法，其特征在于：步骤1)的分散剂1中，所述壳聚糖溶液的浓度为1
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2wt％；所述稀碱溶液的浓度为1
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2wt％；所述稀酸的浓度为1
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2wt％；所述壳聚糖的粘度为500
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800mpa.s，所述酸为盐酸、甲酸、乙酸、乳酸、苹果酸、抗坏血酸中一种以上，碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠中一种以上；分散剂2中，所述搅拌的转速为100
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300rpm；分散剂3中，搅拌的转速为500
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700rpm。9.根据权利要求1所述高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述合成纤维的长度为2
‑
6mm，直径为10
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20μm；步骤2)中所述疏解的转速为500
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2000rpm；步骤2)中所述合成纤维在合成纤维浆料中浓度为0.2
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0.5wt％；步骤3)中所述石墨烯浆料的浓度为1～5wt％；步骤3)中所述搅拌的转速为200
‑
500rpm；
步骤3)中阳离子助留剂为阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺环氧氯丙烷树脂；阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺环氧氯丙烷树脂各自以水溶液的形式使用；阳离子聚丙烯酰胺水溶液的浓度为0.05
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0.1wt％，聚乙烯亚胺水溶液的浓度为0.05
‑
0.1wt％，聚酰胺环氧氯丙烷树脂水溶液的浓度为0.1
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0.2wt％。10.一种由权利要求1～9任一项所述制备方法得到的高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸。

技术总结
本发明属于造纸制备技术领域，公开了一种高强度高导电性合成纤维/石墨烯复合纸及其制备方法。方法：首先制备合成纤维分散剂，即三种絮状分散剂；然后将合成纤维、水和合成纤维分散剂进行疏解分散，获得合成纤维浆料；再将石墨烯浆料与合成纤维浆料混匀，加入阳离子型助留剂，搅拌均匀，获得复合浆料；抄造成型，干燥，热压，获得合成纤维/石墨烯复合纸。本发明的复合纸均度好，强度高，导电性好。本发明的方法具有纤维分散快速，分散均匀，用水少，成本低的优点。点。


技术研发人员：王小慧 黄权波 王成 曹山
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2021.06.11
技术公布日：2021/9/24