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高強高模石墨烯-聚乙烯醇復合纖維產業化技術

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勢。

本項目瞄準國家及產業需求，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，發展導電高強高模石墨烯-PVA復合纖維產業化技術。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模生產線的設計與建設，具有豐富的實驗室技術產業化經驗。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”期間化纖行業發展規劃中，均把高強高模PVA纖維列為重點發展高新技術纖維。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、非洲及東南亞等區域，市場價值約數十億元。

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絡。

高強高模石墨烯-PVA復合纖維紡絲及原液