CN106521744B - 一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纺织技术领域，具体涉及一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱及其制备方法，包括以下步骤：S1.清洗纤维粗纱条，然后将纤维粗纱条在氧化石墨烯的分散水溶液中浸渍10‑30min，得到氧化石墨烯/纤维粗纱条；S2.将氧化石墨烯/纤维粗纱条与弹性长丝进行混纺，得到混纺纱；S3.利用还原剂还原氧化处理混纺纱，清洗，烘干，得到还原氧化石墨烯导电弹性复合纱。本发明将氧化石墨烯与纤维复合后，通过与弹性长丝加捻得到复合纱，可以提高氧化石墨烯与纤维的结合牢度，得到的导电弹性复合纱的电阻能达到10‑10000Ω·m，而且制得的还原氧化石墨烯导电弹性复合纱性能优异，大大提高导电复合纱的耐水洗牢度。

Description

一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，具体涉及一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱及其制备方法。
背景技术
由于石墨烯具有优异的机械、电学、电化学性能，因此石墨烯在纺织领域有广泛的应用，利用石墨烯改性纺织纤维的研究也越来越受到关注，而棉、羊毛、麻、粘胶纤维具有较好的吸湿和舒适性能在纺织领域有也广泛应用，但棉、羊毛、麻、粘胶纤维的导电性能差，限制了它们的应用。因此研究石墨烯改性纺织纤维有较为重要的意义。
目前，已有较多研究石墨烯改性棉纤维、纱线及织物，主要通过化学涂层棉纤维材料或者利用石墨烯纤维和棉纤维混纺制纱线所得，这些现有技术中采用的方法不能保证石墨烯和纺织纤维的结合牢度，因此所制得的石墨烯/纤维材料的耐水洗牢度差。同时也有利用氧化石墨烯改性棉纤维材料然后利用还原剂还原氧化石墨烯的方法制备还原氧化石墨烯改性纤维材料，但这些方法都是直接利用纤维、纱线和织物直接吸附氧化石墨烯再还原氧化石墨烯，不能保证还原氧化石墨烯/纤维材料的耐水洗牢度和高的导电性能。
智能纱线和纺织品由于具有优良的可穿戴和可拉伸性能也越来越受关注，目前有利用导电材料改性弹性纱线和织物的相关研究。如利用碳纳米管和聚吡咯改性棉/氨纶弹性纱线和氨纶/锦纶弹性纱线织物，现有技术中，都是直接用弹性纱线和织物吸附氧化石墨烯再还原氧化石墨烯，然而这些方法不能保证还原氧化石墨烯/纤维材料的耐水洗牢度和高的导电性能。因此，本发明提供一种利用不同于现有技术的种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的制备方法，以弥补现有技术中的不足。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱及其制备方法，将氧化石墨烯与纤维复合后，通过与长丝加捻得到复合纱，可以提高氧化石墨烯与纤维的结合牢度，进而提高还原石墨烯与纤维的结合牢度，同时提高复合纱的电阻和耐水洗牢度。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的制备方法，包括以下步骤：
S1.清洗纤维粗纱条，然后将纤维粗纱条在氧化石墨烯的分散水溶液中浸渍10-30min，得到氧化石墨烯/纤维粗纱条；
S2.将氧化石墨烯/纤维粗纱条与弹性长丝进行混纺，得到混纺纱；
S3.利用还原剂还原氧化处理混纺纱，清洗，烘干，得到还原氧化石墨烯导电弹性复合纱。
进一步地，所述步骤S1中，用乙醇清洗纤维粗纱条。
进一步地，所述步骤S1中，分散水溶液中氧化石墨烯的浓度为0.5-2mg/mL。
进一步地，所述步骤S1中浸渍的具体操作为：重复进行a操作1-12次，所述a操作为将纤维粗砂条在氧化石墨烯的分散水溶液中浸渍10-30min，然后烘干。
进一步地，所述步骤S2中混纺是在环锭纺纱机中进行。
进一步地，所述步骤S2中弹性长丝为氨纶长丝、莱卡长丝中的至少一种。
进一步地，所述步骤S3中还原氧化处理的具体操作为：将混纺纱浸入温度为20-60℃的还原剂水溶液中浸渍0.5-4h。
更进一步地，所述还原剂为硼氢化钠、水合肼中的至少一种。
更进一步地，所述还原剂水溶液中还原剂的浓度为0.2-0.8mol/L。
一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱，上述方法制备而成。
本发明的有益效果是：
1.本发明将氧化石墨烯与纤维复合后，通过与弹性长丝加捻得到复合纱，可以提高氧化石墨烯与纤维的结合牢度，进而提高还原石墨烯与纤维的结合牢度。
2.本发明采用氧化石墨烯/纤维粗纱条与弹性长丝复合混纺，可以得到弹性导电纱，导电复合纱的电阻能达到10-10000Ω·m。
3.本发明的制备方法简单，制备成本低，制得的还原氧化石墨烯导电弹性复合纱性能优异，大大提高导电复合纱的耐水洗牢度。
附图说明
图1为本发明实施例1还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的电阻对比图；
图2为本发明实施例2还原氧化石墨烯导电弹性复合纱在不同伸长率下的电阻保持率图；
图3为本发明实施例3还原氧化石墨烯导电弹性复合纱洗涤不同次数后的电阻保持率图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1
一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的制备方法，包括以下步骤：
S1. 利用乙醇清洗棉纤维粗纱条表面的油污和杂质，重复进行a操作1次，得到氧化石墨烯/纤维粗纱条；所述a操作为将纤维粗砂条在氧化石墨烯的分散水溶液中浸渍10-30min，然后烘干；所述分散水溶液中氧化石墨烯的浓度为0.5mg/mL；
S2.将氧化石墨烯/纤维粗纱条与弹性长丝在环锭纺纱机进行混纺，得到混纺纱；所述弹性长丝为氨纶长丝；
S3. 将混纺纱浸入温度为40℃的硼氢化钠水溶液中浸渍1h，所述硼氢化钠水溶液中硼氢化钠的浓度为0.2-0.8mol/L；清洗，烘干，得到还原氧化石墨烯导电弹性复合纱；
将得到还原氧化石墨烯导电弹性复合纱做性能检测，测试结果为还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的电阻为100000Ω·m，复合纱纱线的弹性伸长率为260%。
实施例2
一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的制备方法，包括以下步骤：
S1. 利用乙醇清洗棉纤维粗纱条表面的油污和杂质，重复进行a操作6次，得到氧化石墨烯/纤维粗纱条；所述a操作为将纤维粗砂条在氧化石墨烯的分散水溶液中浸渍10-30min，然后烘干；所述分散水溶液中氧化石墨烯的浓度为1.2mg/mL；
S2.将氧化石墨烯/纤维粗纱条与弹性长丝在环锭纺纱机进行混纺，得到混纺纱；所述弹性长丝为氨纶长丝；
S3. 将混纺纱浸入温度为50℃的硼氢化钠水溶液中浸渍2h，所述硼氢化钠水溶液中硼氢化钠的浓度为0.6mol/L；清洗，烘干，得到还原氧化石墨烯导电弹性复合纱；
将得到还原氧化石墨烯导电弹性复合纱做性能检测，测试结果为还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的电阻为5000Ω·m，复合纱纱线的弹性伸长率为300%。
实施例3
一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的制备方法，包括以下步骤：
S1. 利用乙醇清洗棉纤维粗纱条表面的油污和杂质，重复进行a操作12次，得到氧化石墨烯/纤维粗纱条；所述a操作为将纤维粗砂条在氧化石墨烯的分散水溶液中浸渍10-30min，然后烘干；所述分散水溶液中氧化石墨烯的浓度为0.5mg/mL；
S2.将氧化石墨烯/纤维粗纱条与弹性长丝在环锭纺纱机进行混纺，得到混纺纱；所述弹性长丝为莱卡长丝；
S3. 将混纺纱浸入温度为20℃的水合肼水溶液中浸渍4h，所述水合肼水溶液中硼氢化钠、水合肼的浓度为0.2mol/L；清洗，烘干，得到还原氧化石墨烯导电弹性复合纱；
将得到还原氧化石墨烯导电弹性复合纱做性能检测，测试结果为还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的电阻为6000Ω·m，复合纱纱线的弹性伸长率为280%。
实施例4
一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的制备方法，包括以下步骤：
S1. 利用乙醇清洗棉纤维粗纱条表面的油污和杂质，重复进行a操作3次，得到氧化石墨烯/纤维粗纱条；所述a操作为将纤维粗砂条在氧化石墨烯的分散水溶液中浸渍10-30min，然后烘干；所述分散水溶液中氧化石墨烯的浓度为2mg/mL；
S2.将氧化石墨烯/纤维粗纱条与弹性长丝在环锭纺纱机进行混纺，得到混纺纱；所述弹性长丝为氨纶长丝和莱卡长丝；
S3. 将混纺纱浸入温度为60℃的硼氢化钠水溶液中浸渍0.5h，所述硼氢化钠水溶液中硼氢化钠的浓度为0.8mol/L；清洗，烘干，得到还原氧化石墨烯导电弹性复合纱；
将得到还原氧化石墨烯导电弹性复合纱做性能检测，测试结果为还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的电阻为4600Ω·m，复合纱纱线的弹性伸长率为310%。
实验例1
以实施例1的方法，控制氧化石墨烯分散水溶液的浓度为0.5mgmL-1，纤维粗纱条浸泡氧化石墨烯1次、3次、6次、9次，还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的电阻对比，如图1所示。
实验例2
以实施例2的方法，控制氧化石墨烯分散水溶液的浓度为1.2mgmL-1，纤维粗纱条浸泡氧化石墨烯1次,还原氧化石墨烯导电弹性复合纱在不同伸长率下的电阻保持率，如图2所示。
实验例3
以实施例3的方法，控制氧化石墨烯分散水溶液的浓度为1.5mgmL-1，纤维粗纱条浸泡氧化石墨烯3次,还原氧化石墨烯导电弹性复合纱洗涤不同次数后的电阻保持率，如图3所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.清洗纤维粗纱条，然后将纤维粗纱条在氧化石墨烯的分散水溶液中浸渍10-30min，得到氧化石墨烯/纤维粗纱条；所述步骤S1中浸渍的具体操作为：重复进行a操作6-12次，所述a操作为将纤维粗纱条在氧化石墨烯的分散水溶液中浸渍10-30min，然后烘干；
S2.将氧化石墨烯/纤维粗纱条与弹性长丝进行混纺，得到混纺纱；
S3.利用还原剂还原氧化处理混纺纱，清洗，烘干，得到还原氧化石墨烯导电弹性复合纱，所述还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的电阻为4600-6000Ω•m，弹性伸长率为260-310%；所述步骤S3中还原氧化处理的具体操作为：将混纺纱浸入温度为20-40℃的还原剂水溶液中浸渍2-4h。
2.根据权利要求1所述的一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，用乙醇清洗纤维粗纱条。
3.根据权利要求1所述的一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，分散水溶液中氧化石墨烯的浓度为0.5-2mg/mL。
4.根据权利要求1所述的一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中混纺是在环锭纺纱机中进行。
5.根据权利要求1所述的一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中弹性长丝为氨纶长丝。
6.根据权利要求1所述的一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的制备方法，其特征在于，所述还原剂为硼氢化钠、水合肼中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱的制备方法，其特征在于，所述还原剂水溶液中还原剂的浓度为0.2-0.8mol/L。
8.一种还原氧化石墨烯导电弹性复合纱，其特征在于，由权利要求1-7任意一项所述方法制备而成。
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