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高強高模石墨烯-聚乙烯醇復(fù)合纖維產(chǎn)業(yè)化技術(shù)

一、項目簡介

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

本項目瞄準(zhǔn)國家及產(chǎn)業(yè)需求，解決目前國外對導(dǎo)電高強高模多功能PVA纖維進行技術(shù)封鎖、中低端PVA產(chǎn)品同質(zhì)化競爭嚴(yán)重、缺乏差異化產(chǎn)品技術(shù)以及產(chǎn)品亟需升級換代等市場痛點，發(fā)展導(dǎo)電高強高模石墨烯-PVA復(fù)合纖維產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。項目所得成果將填補國內(nèi)導(dǎo)電有機纖維的技術(shù)與產(chǎn)品空白。 

本項目負(fù)責(zé)人為中科院副研究員，主持參與國家863、重慶市科技攻關(guān)計劃、國家自然科學(xué)基金等多項科研項目；并作為核心成員參與了國內(nèi)首條石墨烯薄膜大規(guī)模生產(chǎn)線的設(shè)計與建設(shè)，具有豐富的實驗室技術(shù)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗。團隊成員大都有海外留學(xué)經(jīng)歷,具有高分子纖維、化工工藝、物理等不同的學(xué)科背景，并且在石墨烯領(lǐng)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(shù)纖維。預(yù)計2020年國內(nèi)年產(chǎn)量將達到12萬噸，產(chǎn)品除了滿足國內(nèi)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(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院、中石化四川維尼綸廠。

二、技術(shù)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(yīng)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(nèi)部構(gòu)建起了微觀導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。

高強高模石墨烯-PVA復(fù)合纖維紡絲及原液