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高強高模石墨烯-聚乙烯醇復合纖維產業(yè)化技術

一、項目簡介

高強高模石墨烯-聚乙烯醇復合纖維產業(yè)化技術，是以單層或少層石墨烯微片作為模板對PVA分子進行誘導取向，通過傳統(tǒng)濕法紡絲工藝，制備出導電高強度高模量（強度超出普通PVA纖維50%）石墨烯/PVA復合纖維。在混凝土增強、輪胎簾子線、海產養(yǎng)殖、防彈材料和抗靜電復合材料等領域具有很高的市場價值和競爭優(yōu)勢。

本項目瞄準國家及產業(yè)需求，解決目前國外對導電高強高模多功能PVA纖維進行技術封鎖、中低端PVA產品同質化競爭嚴重、缺乏差異化產品技術以及產品亟需升級換代等市場痛點，發(fā)展導電高強高模石墨烯-PVA復合纖維產業(yè)化技術。項目所得成果將填補國內導電有機纖維的技術與產品空白。 

本項目負責人為中科院副研究員，主持參與國家863、重慶市科技攻關計劃、國家自然科學基金等多項科研項目；并作為核心成員參與了國內首條石墨烯薄膜大規(guī)模生產線的設計與建設，具有豐富的實驗室技術產業(yè)化經驗。團隊成員大都有海外留學經歷,具有高分子纖維、化工工藝、物理等不同的學科背景，并且在石墨烯領域都具有豐富的研究背景，能夠保證該項目的順利實施。

我國在“十一五”、“ 十二五”和“十三五”期間化纖行業(yè)發(fā)展規(guī)劃中，均把高強高模PVA纖維列為重點發(fā)展高新技術纖維。預計2020年國內年產量將達到12萬噸，產品除了滿足國內需求，還主要出口歐洲、南美洲、非洲及東南亞等區(qū)域，市場價值約數(shù)十億元。

合作單位：中國科學院重慶綠色智能技術研究院、中石化四川維尼綸廠。

二、技術原理

在PVA熱拉伸過程中（如圖所示），由于雜亂無序的PVA分子鏈一端被固定在氧化石墨烯表面，分子間的滑移被抑制，無序的PVA分子鏈的另一端會沿著拉伸應力的方向進行取向排列，最后得到以氧化石墨烯為取向模板有序排列的PVA分子鏈，進而使得PVA纖維分子鏈的總體取向度得到提高，尤其是非晶區(qū)取向程度，與此同時氧化石墨烯微片相互搭接在纖維內部構建起了微觀導電網(wǎng)絡。

高強高模石墨烯-PVA復合纖維紡絲及原液