CN106436016B

CN106436016B - 一种石墨烯纤维阻燃导电无纺布及其制备方法

Info

Publication number: CN106436016B
Application number: CN201611034715.4A
Authority: CN
Inventors: 金银; 金俊; 金俊一; 李瑞波
Original assignee: Qingdao Graphene Carbon New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Qingdao Graphene Carbon New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2016-11-23
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2019-04-02
Anticipated expiration: 2036-11-23
Also published as: CN106436016A

Abstract

本发明涉及一种导电材料的制造技术，具体地说是一种石墨烯纤维阻燃导电无纺布及其制备方法。其包括以下重量组份制备而成：浓度为5％的墨烯导电浆1％‑5％、阻燃涤纶短纤维70％‑90％、短切碳纤维10％‑30％、分散剂0.1％‑0.2％、导染剂2％‑3％。本发明提高了导电纤维强度和阻燃性，提高了产品的安全性能，加大了发热材料的抗水性，降低了发热材料的破坏率，降低了故障率，提高了透气性，加强了与绝缘材料之间的透胶性和结合强度。本发明将石墨烯与碳纤维的复合，扩大了发热材料的应用范围，提高了产品的实用性。本发明电发热材料扩大了应用领域，是变革性的创新突破。

Description

一种石墨烯纤维阻燃导电无纺布及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种导电材料的制造技术，具体地说是一种石墨烯纤维导电无纺布及其制备方法。

背景技术

目前，平面柔型碳纤维发热材料有造纸工艺法，把纸浆和短切碳纤维混合打浆抄纸法生产导电纸。但是，碳纤维之间导电接触不良，导电纸强度低，不透气，抗水性极低，被寖水后强度减弱70％，导电性能降低60％，电阻率增大60％以上，导致功率大幅度下降。

碳纤维是目前世界上优秀的半导体材料，是航天军用高科技走向民用的产品，它以电为能源产生远红外辐射电磁波热源，是一种新型的电采暖发热材料，是采暖领域的革命。

石墨烯是新一代的导电材料，是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，常温下具有非同寻常的导电性能，超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性。石墨烯的出现对现代电子科技领域引发新一轮的革命。

涤纶短纤维是由聚酯再纺成丝束切后得到的短纤维，涤纶纤维绝缘性好强度高弹性好，吸水不变性能的特性，涤纶纤维的强度比棉花高近1倍，比羊毛高3倍，比木浆纤维高5倍，结实耐用，可在70～170℃使用。终上所述，涤纶短纤维是合成纤维中耐热性和稳定性较好的材料，同时具有高强度、耐磨、耐酸碱、耐高温、耐水、电绝缘性以及不怕吸潮的特点。

将上述的三种材料运用到造纸工艺，得到具有优良性能的石墨烯纤维阻燃导电无纺布，是本领域的一大创新。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的不足，提供一种石墨烯纤维阻燃导电无纺布。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种石墨烯纤维阻燃导电无纺布，包括以下重量组份制备而成：浓度为5％的石墨烯导电浆1％-5％、阻燃涤纶短纤维70％-90％、短切碳纤维10％-30％、分散剂0.1％-0.2％、导染剂2％-3％。

上述中，短切碳纤维的长度为20-38mm，石墨烯导电浆是浓度为5％的氧化石墨烯导电浆。

上述中，所述阻燃涤纶短纤维的长度为38mm，粗细为0.8-1.6坦，其是采用磷系阻燃涤纶聚酯切片为原料经过改性的永久性阻燃涤纶短纤维。所述分散剂是聚丙烯酰胺类分散剂。

上述中，所述导染剂是涤纶低温染色携染剂(ELW)。

上述中石墨烯纤维阻燃导电无纺布的制备方法，包括以下步骤：

1)工业用自动洗衣机称取5％短切碳纤维、94％去离子水、1％分散剂，对碳纤维进行分散。

2)用型号SXT30工业用自动洗衣机对碳纤维进分散，脱水处理；

3)将脱水处理后的短切碳纤维放入电加热高温高压反应釜中，随后加入3％石墨烯导电浆、95％去离子水、2％导染剂，于120℃-130℃高压蒸煮50min；

4)取上述蒸煮物进行甩干处理，得到含水率为20％石墨烯短切碳纤维复合材料，备用；

5)取10％-30％石墨烯短切碳纤维复合材料、90％-70％阻燃涤纶短纤维放入开松机内，进行开松处理，得到混合纤维；

6)将步骤5)中的混合纤维进行多仓混棉箱混合处理；

7)将步骤6)得到的混合纤维进行第一道梳理机梳理、成形纤维网处理，得到纤维网；

8)将步骤7)中的纤维网采用铺网机进行叠合改向处理；

9)将步骤8)中处理的纤维网进行第二道梳理、成形纤维网处理；

10)将步骤9)中的成型纤维网进行热压机压轧处理，最后用复卷机对石墨烯纤维阻燃导电无纺布进行卷绕成卷。

本发明提高了导电纤维强度和阻燃性，提高了产品的安全性能。本发明加大了发热材料的抗水性，降低了发热材料的破坏率，降低了故障率，提高了透气性，加强了与绝缘材料之间的透胶性和结合强度。本发明将石墨烯与碳纤维的复合，提高了电导率、加快了发热速度、提高了热效率、降低了衰减功率、延长了使用寿命长、扩大了发热材料的应用范围，提高了产品的实用性。本发明电发热材料扩大了应用领域，是变革性的创新突破。

具体实施方式

一、下面结合详细说明本发明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

上述石墨烯纤维阻燃导电无纺布制备方法是按照以下步骤进行的：

1首先得到石墨烯短切碳纤维复合材料

1.1称取重量比5％短切碳纤维、94％去离子水、1％阴离子分散剂，放入型号SXT30工业用自动洗衣机中对碳纤维进行分散。

1.2用型号SXT30工业用自动洗衣机对碳纤维进分散，脱水处理；

1.3把脱水处理后的短切碳纤维放入型号LYFYF电加热高温高压反应釜中，再把浓度为3％石墨烯导电浆(浓度为5％)、95％去离子水、2％环保型涤纶染色携染剂倒入高压锅内，于120℃-130℃进行高温高压蒸煮50分钟。

1.4上述蒸煮后取出，得到石墨烯短切碳纤维复合材料，将其进行甩液体处理，得到含水率20％的石墨烯短切碳纤维复合材料，同时甩来的石墨烯液体可以重复利用。

2取上述重量比25％石墨烯短切碳纤维复合材料、75％阻燃涤纶短纤维放入开松机里进行开松处理。

3将步骤2开松后的混合纤维送到FA022型多仓混棉箱内进行混合处理，之后用单锡林两道夫预梳机进行第一道梳理，成型纤维。用往复改向铺网机对成型纤维网进行叠合改向处理；改向的纤维网用单锡林四道夫主梳理机进行第二道梳理、成形纤维网处理。成型维网进行热压机压轧处理。最后用复卷机对石墨烯纤维阻燃导电无纺布进行卷绕成卷。

检测结果：

表征数据

将本发明的一种石墨烯纤维阻燃导电布与现有技术的木浆导电纸在水中浸泡10秒钟后，进行比较。

表1导电材料性能数据

如上表1所示，石墨烯纤维导电布在紧度、抗张强度、纤维吸收性、吸水电阻变化率等都显示出了良好的效果。

性能强度试验，测试方法采用GB/T451.2，GB/T451.3，由于碳纤维电热板生产过程中被环氧树脂胶水浸透，所以用水来代替测试实际应用中的性能强度。

纯木浆导电纸和石墨烯纤维导电布的强度比较；

表2木浆导电纸和石墨烯纤维导电无纺布撕裂强度比较

如上表2所示石墨烯纤维导电布，无论是纵向撕裂强度MPa还是横向撕裂强度MPa均比天然木浆纸提高了2-3倍，体现出了卓越的性能。

表3电导率

普通碳纤维	石墨烯碳纤维
		100-10000/'Ω.cm	1000-100000/'Ω.cm

如上表3所示，石墨烯碳纤维电导率提高了10倍。

由上述比较得知，石墨烯纤维导电无纺布强度比木浆导电纸强度高、阻燃、弹性好、抗水，在水和胶水中不变性能和强度的特点，克服了木浆导电纸接触胶水易被裂损坏的缺点。本发明扩大了实用性能和应用的范围，克服了导电纸的局限性，可以做成柔性发热产品，突出创新点是改变了难以改变的电导率和发热效率，提高了电导率和发热效率，延长了使用寿命，达到了节能目的，把电热产品创新升级了一代。

尽管上面对本发明的优选实例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种石墨烯纤维阻燃导电无纺布，其特征在于：包括以下重量组份制备而成：浓度为5％的石墨烯导电浆1％-5％、阻燃涤纶短纤维70％-90％、短切碳纤维10％-30％、分散剂0.1％-0.2％、导染剂2％-3％；所述短切碳纤维的长度为20-38mm；所述石墨烯导电浆是浓度为5％的氧化石墨烯导电浆；所述阻燃涤纶短纤维的长度为38mm，粗细为0.8-1.6坦；所述分散剂是聚丙烯酰胺类分散剂；所述导染剂是涤纶低温染色携染剂。