CN106930099A - 一种复合纤维、制备方法及其用途 - Google Patents

一种复合纤维、制备方法及其用途 Download PDF

Info

Publication number
CN106930099A
CN106930099A CN201710153992.5A CN201710153992A CN106930099A CN 106930099 A CN106930099 A CN 106930099A CN 201710153992 A CN201710153992 A CN 201710153992A CN 106930099 A CN106930099 A CN 106930099A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite fibre
graphite alkenes
alkenes material
graphene
fibre
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710153992.5A
Other languages
English (en)
Inventor
张金柱
王文平
张安
刘顶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Shengquan New Material Co Ltd
Original Assignee
Shandong Shengquan New Material Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Shengquan New Material Co Ltd filed Critical Shandong Shengquan New Material Co Ltd
Priority to CN201710153992.5A priority Critical patent/CN106930099A/zh
Publication of CN106930099A publication Critical patent/CN106930099A/zh
Priority to DE112018001356.1T priority patent/DE112018001356T5/de
Priority to PCT/CN2018/079035 priority patent/WO2018166477A1/zh
Priority to KR1020197030234A priority patent/KR20190125480A/ko
Priority to JP2019572277A priority patent/JP6852200B2/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/73Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with carbon or compounds thereof
    • D06M11/74Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with carbon or compounds thereof with carbon or graphite; with carbides; with graphitic acids or their salts
    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02GCRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/02Yarns or threads characterised by the material or by the materials from which they are made
    • D02G3/04Blended or other yarns or threads containing components made from different materials
    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02GCRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/22Yarns or threads characterised by constructional features, e.g. blending, filament/fibre
    • D02G3/36Cored or coated yarns or threads
    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/40Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads
    • D03D15/47Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads multicomponent, e.g. blended yarns or threads
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/01Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with natural macromolecular compounds or derivatives thereof
    • D06M15/03Polysaccharides or derivatives thereof
    • D06M15/05Cellulose or derivatives thereof
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/18Synthetic fibres consisting of macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M2101/24Polymers or copolymers of alkenylalcohols or esters thereof; Polymers or copolymers of alkenylethers, acetals or ketones
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/18Synthetic fibres consisting of macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M2101/26Polymers or copolymers of unsaturated carboxylic acids or derivatives thereof
    • D06M2101/28Acrylonitrile; Methacrylonitrile
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/30Synthetic polymers consisting of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M2101/32Polyesters
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/30Synthetic polymers consisting of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M2101/34Polyamides
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/30Synthetic polymers consisting of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M2101/38Polyurethanes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Abstract

本发明涉及一种复合纤维的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:(1)将初生纤维在粒径小于1μm的石墨烯类物质分散液中,进行第一次浸渍,得到浸渍有粒径小于1μm的石墨烯类物质的纤维;(2)将步骤(1)得到的浸渍有粒径小于1μm的石墨烯类物质的纤维在粒径为1~20μm的石墨烯类物质分散液中,进行第二次浸渍,之后经过冷却、干燥,得到复合纤维;所述第二次浸渍的温度比第一次浸渍的温度低。本发明提供的纤维内部具有石墨烯类物质的均匀分布,尤其是在径向上的均匀分布;增加了石墨烯的密度,提高了纤维的导电性;增加了石墨烯类物质的牢固度,提高了纤维的耐洗性。

Description

一种复合纤维、制备方法及其用途
技术领域
本发明属于纤维制备领域,具体涉及一种复合纤维、制备方法及其用途,特别涉及一种导电的复合纤维、制备方法及其用途。
背景技术
导电纤维的研制始于20世纪60年代,导电纤维通常是指在标准环境下(温度20℃,湿度65%),比电阻低于107Ω·cm。其发展历程大致包括4个阶段:金属纤维、碳纤维及含碳黑复合聚合物的复合型导电纤维,含有金属盐的导电纤维,导电高聚物导电纤维。虽然导电纤维得到了长足的发展,但也存在着一定的问题,如由金属导电纤维和镀金属导电纤维制成的织物手感粗糙,舒适性较差,导电聚合物工艺较复杂,污染严重。再者,通过涂覆或者简单的浸渍工艺制备的纤维或纤维制品的石墨烯的附着不牢固,洗涤多次后便失去附加的功能。因此,开发新的制备导电纤维的新方法具有重要意义和实际应用前景。
石墨烯是一种由单层sp2杂化碳原子组成的蜂窝状结构的二维材料,具有许多优异的性能(高强、高导热、高导电、高轻质),同时也拥有大π共轭体系。自从2004年被发现起,石墨烯就成为了科学界的一大研究热点。在对石墨烯的物理化学性质进行研究的同时,与石墨烯相关的复合材料层出不穷。现有技术将石墨烯与纺织纤维复合,期望能够获得具有导电性和远红外等功能性纤维性纤维的同时,进一步保障石墨烯在纤维上的牢固度,使其功能不因水洗次数的增多而大幅度衰减。
本领域需要开发一种复合纤维,其与石墨烯类材料复合,能够改进所述纤维的导电性或远红外等性能,同时保证纤维上复合的石墨烯的牢固性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合纤维的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)将初生纤维在粒径小于1μm(例如0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm等)的石墨烯类物质分散液中,进行第一次浸渍,得到浸渍有粒径小于1μm的石墨烯类物质的纤维;
(2)将步骤(1)得到的浸渍有粒径小于1μm的石墨烯类物质的纤维在粒径为1~20μm(例如1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm等)的石墨烯类物质分散液中,进行第二次浸渍,之后经过冷却、干燥,得到复合纤维。
优选地,所述第二次浸渍的温度比第一次浸渍的温度低。
将初生纤维浸渍在粒径小于1μm的石墨烯类物质分散液中,能够使得粒径小于1μm的石墨烯类物质进入所述纤维的内部(如非结晶区、或结晶区与非结晶区的空隙),之后浸渍粒径为1~20μm的石墨烯类物质分散液,能够使大于1μm的石墨烯颗粒包覆或贴合在纤维外部,部分能够堵塞填充有1μm以内的石墨烯类物质的空隙的洞口,提高石墨烯类物质的牢固度。本发明将所述二次浸渍温度设置为低于一次浸渍温度,避免纤维内部石墨烯类物质跑出,但是通过二次浸渍也能更好的将纤维内部石墨烯类物质固定并在纤维外部形成保护层。
优选地,所述第一次浸渍的温度范围处于初生纤维材料的高弹态温度。
进一步优选地,所述第一次浸渍和第二次浸渍的浸渍温度范围均处于初生纤维材料的高弹态温度,且第二次浸渍温度小于第一次浸渍温度。
优选地,所述第一次浸渍和/或第二次浸渍温度比初生纤维材料的玻璃化转变温度至少高5℃。
所述浸渍温度处于初生纤维材料的高弹态温度能够提高所述纤维中大分子的运动,使得结晶区向非结晶区转化,使得非结晶区的空隙变大,使得结晶区与非结晶区之间区域的大分子间的空隙变大;从而使得进入纤维内部的石墨烯类物质增多,另一方面,降温后,部分石墨烯能够进入低温下的结晶区,牢固存在于所述纤维内部,提高石墨烯类物质在纤维中的牢固度。
本发明所述高弹态温度指所述纤维材料达到高弹态时的最低温度;所述玻璃化温度指所述纤维材料达到玻璃态时的最低温度;所述粘流态温度指所述纤维材料达到粘流态的最低温度。
本领域技术人员应该明了,本发明所述的纤维内部和纤维外部是本领域公知的概念,也可以理解成组成纤维的大分子在空间聚集形成超分子结构,所述大分子聚集的内部存在结晶区、非结晶区、以及结晶区和非结晶区间的区域;而大分子聚集完毕形成的外侧看做纤维的外部。
比纤维材料的高弹态温度高5℃以上更有利于纤维分子的蠕动,空隙张开的更迅速,石墨烯类物质进入空隙的时间更短。
优选地,所述第一次浸渍、第二次浸渍的浸渍时间均各自独立地选自15~120min,例如16min、19min、23min、26min、32min、55min、66min、73min、78min、85min、88min、95min等。
优选地,所述第一次浸渍的石墨烯类物质的粒径为0.1~1μm,例如0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm等,且不包括1微米,优选0.2~0.5μm。
优选地,所述第二次浸渍的石墨烯类物质的粒径为2~10μm,例如3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm等,优选5~10μm;
优选地,所述粒径小于1μm的石墨烯类物质分散液中,石墨烯类物质的浓度为0.5~5wt%,例如0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、1.1wt%、1.2wt%、1.3wt%、1.4wt%、1.5wt%、1.6wt%、1.7wt%、1.8wt%、1.9wt%、2.5wt%、3wt%、4wt%、5wt%等。
优选地,所述粒径为1~20μm的石墨烯类物质分散液中,石墨烯类物质的浓度为0.5~7wt%,例如0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、1.1wt%、1.2wt%、1.3wt%、1.4wt%、1.5wt%、1.6wt%、1.7wt%、1.8wt%、1.9wt%、2.5wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、6.5wt%等。
所述石墨烯类物质包括石墨烯、生物质石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯衍生物的任意1种或至少2种的混合,优选石墨烯和/或生物质石墨烯。
优选地,所述石墨烯衍生物包括元素掺杂石墨烯或官能团化石墨烯物中的任意1种或至少2种的组合。
优选地,当所述石墨烯类物质包括氧化石墨烯时,在冷却之前和/或之后进行还原处理。
优选地,所述还原处理的方法包括还原剂还原法和/或加热还原法。
优选地,所述还原剂还原法包括加入还原剂进行还原。
优选地,所述还原剂的加入量为石墨烯类物质的10~200wt%,优选50~100wt%。
优选地,所述还原剂包括抗坏血酸、水合肼、葡萄糖、乙二胺、柠檬酸钠、L-半胱氨酸、氢碘酸或硼氢化钠中的任意1种或至少2种的组合。
优选地,所述加热还原法包括在非氧化性气氛中,加热进行还原。
优选地,所述加热还原法步骤包括:在高压反应釜中,通入保护性气氛和/或还原性气氛,加热还原;所述加热还原的温度≤200℃,压力≤1.6MPa。
优选地,步骤(1)和/或步骤(2)所述石墨烯类物质分散液中添加有纳米纤维素。
纳米纤维素的加入能够提高将石墨烯类物质缠绕在所述纤维上,且纳米纤维素的缠绕能够提高所述复合纤维的强度。
优选地,所述纳米纤维素的直径不大于10nm,长径比不小于10,例如1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm等,长径比不小于10,例如11、12、13、14、15、18、20、30、50、100等。
本发明通过纳米纤维素通过高的长径比和小的直径,将外部石墨烯类物质与纤维内部结晶区或纤维内部石墨烯类物质进行捆绑或者搭接,使得外部石墨烯类物质不易脱落。
优选地,所述纳米纤维素在分散液中的浓度为2wt%以下,例如0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、1.1wt%、1.2wt%、1.3wt%、1.4wt%、1.5wt%、1.6wt%、1.7wt%、1.8wt%、1.9wt%等,优选1wt%以下,再优选0.5wt%以下。
优选地,所述初生纤维通过聚合物纺丝得到。
优选地,所述聚合物包括聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯、聚氨酯、聚乙烯醇缩醛和聚氯乙烯中的任意1种或至少2种的组合。
优选地,所述纺丝包括静电纺丝、熔体纺丝、湿法溶液纺丝、干法溶液纺丝中的任意1种或至少2种的组合。
本发明所述初生纤维指从喷丝孔挤出的聚合物细流在纺丝场中固化成形的纤维。本领域技术人员应该明了,本发明提供的是一种复合纤维的制备方法,其是对从喷丝空挤出的聚合物固化形成的纤维进行的复合,得到的复合纤维能够继续进行后续的工艺步骤,如涂覆硅油等。
本发明目的之二是提供一种如目的之一所述方法制备得到的复合纤维,所述复合纤维内部存在石墨烯类物质,所述复合纤维外部也存在石墨烯类物质。
本发明所述方法制备的复合纤维,能够实现纤维内部和外部均分散有石墨烯的目的,提高了在纤维径向的均匀分布,增加了石墨烯的复合量,提高了纤维的导电性能,提高了石墨烯类物质在纤维上复合的牢固性。
优选地,所述复合纤维含有石墨烯类物质,粒径小于1μm的石墨烯类物质主要存在于所述复合纤维内部,粒径为1~20μm的石墨烯类物质主要存在于所述复合纤维的外部。
所述“主要”意指大部分,在某种程度上可以理解为80wt%以上,或90wt%以上,或95wt%以上。
纤维是有大分子材料聚集得到的,大分子有规律的相互整齐稳定的排列成具有高度的几何规整性,成为结晶结构或结晶态。纤维大分子有规律的整齐排列的区域成为结晶区;在结晶区大分子链段排列规整,结构紧密,缝隙和孔洞较少,分子间结合力强。纤维大分子无规律地紊乱排列的区域为非结晶区,在非结晶区,大分子链段排列混乱,无规则,结构松散,有较多的缝隙和孔洞,相互结合力小。
本发明所述间隙、空隙、孔洞可以相互替换,代表纤维内部的空隙。
本发明通过在纤维内部和外部分布不同粒径的石墨烯类物质,能够同时提高石墨烯类物质在纤维上的附着牢固度,同时提高在纤维径向的分布均匀性。1~20μm的石墨烯类物质以包覆、贴合的方式存在于所述纤维的外部,一方面能够起到保证内部石墨烯类物质牢固存在的作用,另一方面还起到提高石墨烯类物质颗粒之间的接触,增加导电性的作用。
优选地,所述粒径小于1μm的石墨烯类物质存在于所述复合纤维内部的结晶区、非结晶区、以及结晶区与非结晶区之间的间隙中的至少1处。
优选地,所述复合纤维内部的结晶区存在石墨烯类物质,优选所述复合纤维内部的结晶区存在粒径小于1μm的石墨烯类物质。
优选地,所述复合纤维内部的结晶区、非结晶区、以及结晶区与非结晶区之间的间隙均存在石墨烯类物质;
优选地,所述复合纤维中石墨烯类物质总质量为纤维总质量的0.5~3wt%,例如0.6wt%、0.7wt%、0.9wt%、1wt%、1.6wt%、1.8wt%、2.4wt%等。
优选地,所述石墨烯类物质包括石墨烯、生物质石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯衍生物的任意1种或至少2种的混合,优选石墨烯和/或生物质石墨烯。
优选地,所述石墨烯衍生物包括元素掺杂石墨烯或官能团化石墨烯物中的任意1种或至少2种的组合。
优选地,所述复合纤维外部存在的石墨烯类物质的粒径为2~10μm。。
优选地,当所述石墨烯类物质为石墨烯和/或生物质石墨烯时,所述复合纤维的比电阻≤1×105Ω·cm,例如1×104Ω·cm,1×103Ω·cm,1×102Ω·cm,1×101Ω·cm。
优选地,当所述石墨烯类物质为石墨烯和/或生物质石墨烯时,所述复合纤维水洗50次之后,其比电阻≤1×105Ω·cm,例如1×104Ω·cm,1×103Ω·cm,1×102Ω·cm,1×101Ω·cm。。
优选地,当所述石墨烯类物质为氧化石墨烯和/或生物质石墨烯时,所述复合纤维水洗50次之后,其远红外法向发射率不低于0.85,例如不低于0.87,不低于0.88,不低于0.90。
优选地,所述复合纤维中复合有纳米纤维素。
优选地,所述纳米纤维素缠绕在所述复合纤维的内部和/或外部。具体指,纳米纤维素通过高的长径比和小的直径,将外部石墨烯类物质与纤维内部结晶区或纤维内部石墨烯类物质进行捆绑或者搭接,使得外部石墨烯类物质不易脱落。
本发明目的之三是提供一种复合纱线,所述复合纱线包括如目的之二所述的复合纤维。
优选地,所述复合纱线由目的之二所述的复合纤维与不含石墨烯类物质的纤维混纺而成。
本发明目的之四是提供一种复合织物,所述复合织物包括如目的之二所述的复合纤维,或包括如目的之三所述的复合纱线。
优选地,所述复合织物由目的之二所述的复合纤维与不含石墨烯类物质的纤维交织而成,或者由目的之三所述的复合纱线与不含石墨烯类物质的纱线交织而成。
本发明目的之五是提供一种如目的之二所述复合纤维的用途,所述复合纤维用于制备家纺、内衣、防护服、保暖衣、袜子。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明通过设计对初生纤维浸渍的石墨烯颗粒的粒径和工艺步骤,能够实现在纤维内部合理分布石墨烯类物质的目的,达到石墨烯类物质的均匀分布,尤其是在径向上的均匀分布;
(2)本发明通过在内部和外部同时分布不同粒径的石墨烯,增加了石墨烯的密度,提高了纤维的导电性;通过添加生物质石墨烯提高了纤维的远红外功能,使得人体穿戴后增强了微循环;
(3)本发明通过在纤维内部和外部,尤其是内部的结晶区也复合有石墨烯类物质,大大增加了石墨烯类物质的牢固度,提高了纤维的耐洗性。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1~9
一种复合纤维,具体步骤包括:
(1)熔融聚合物,经过熔融纺丝得到初生纤维;
(2)配制第一石墨烯分散液,所述第一石墨烯分散液中石墨烯的粒径在0.1~1μm之间;配制第二石墨烯分散液,所述第二石墨烯分散液中石墨烯的粒径在1~2μm之间;
(3)将步骤(1)的初生纤维在第一温度浸渍第一石墨烯分散液,之后取出浸渍有第一石墨烯的纤维,并将其继续浸渍在第二石墨烯分散液中浸渍30min,之后取出,干燥,得到复合纤维。
性能测试:将得到的改性纤维按照GB/T 14342-2015对得到的改性纤维进行检测;之后将改性纤维水洗50次,继续按照GB/T 14342-2015对水洗后的改性纤维进行检测。
表1给出了实施例1~9的工艺条件和得到的复合纤维的测试结果。
表1:实施例1~9制备初生纤维的工艺条件和测试结果
实施例10~13
一种复合纤维,与实施例7的区别在于,步骤(2)所述第一石墨烯分散液中同时分散纳米纤维素(长径比80~120,直径10nm以下),所述纳米纤维素在分散液中的浓度为0.1wt%、0.5wt%、1wt%、2wt%。
采用与实施例7相同的性能测试方法,测试结果见表2。
实施例14
一种复合纤维,与实施例3的区别在于,将第一和第二石墨烯分散液都替换为氧化石墨烯分散液,且进行还原步骤,具体为:在步骤(3)从第二石墨烯分散液中取出的纤维后放入水合肼还原液中进行还原处理后,干燥,得到复合纤维。采用与实施例3相同的性能测试方法,测试结果见表2。
实施例15
一种复合纤维,与实施例3的区别在于,将第一石墨烯分散液和第二石墨烯分散液全部替换为生物质石墨烯分散液。
采用与实施例3相同的性能测试方法,测试结果见表2。
此外,本实施例纤维的远红外法向发射率(测试方法FZ/T64010-2000)达到0.91。
实施例16
一种复合纤维,与实施例3的区别点在于,所述第一浸渍温度和第二浸渍温度均为常温。
采用与实施例3相同的性能测试方法,测试结果见表2。
表2给出了实施例10~16得到的复合纤维的测试结果。
表2:实施例10~16复合纤维的测试结果
实施例 不水洗比电阻,Ω·cm 水洗50次后的比电阻,Ω·cm
实施例10 2×103 1×103
实施例11 3×102 3×102
实施例12 3×102 4×102
实施例13 4×103 5×103
实施例14 2×102 7×102
实施例15 4×102 8×102
实施例16 2×102 6×104
对比例1
一种复合纤维,采用原位复合的方式对纤维进行改性,具体步骤为:
(1)将200g石墨烯与8.52kgPTA(对苯二甲酸)、3.5L乙二醇投料混匀,球磨处理20min后直接引入到打浆釜打浆30min,按照利用三釜PET聚合工艺进行反应,进行聚合反应,聚合反应完毕得到熔体;
(2)熔体在40℃冷却水,0.5m/s牵伸速度条件下出料,直接造粒得到石墨烯复合PET母粒;
(3)将石墨烯复合PET母粒在110℃下,转鼓干燥24h后,直接用于熔融纺丝,纺丝出丝采用水雾冷却,冷却温度40℃,烘干温度35℃,熔融纺丝得到改性涤纶纤维。
测其比电阻(GB/T 14342-2015),其不水洗的比电阻为1×1013Ω·cm。
对比例2
一种复合纤维,具体步骤包括:
(1)熔融聚合物PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯),经过熔融纺丝得到初生纤维;
(2)配制石墨烯分散液,所述石墨烯分散液中石墨烯的粒径在0.1~3μm之间;
(2)将涤纶纤维在常温下浸渍石墨烯分散液30min,之后取出,烘干,得到复合纤维。
测其比电阻(GB/T 14342-2015),其不水洗的比电阻为3×105Ω·cm,水洗50次后的比电阻为1×107Ω。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法,但本发明并不局限于上述工艺步骤,即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (12)

1.一种复合纤维的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
(1)将初生纤维在粒径小于1μm的石墨烯类物质分散液中,进行第一次浸渍,得到浸渍有粒径小于1μm的石墨烯类物质的纤维;
(2)将步骤(1)得到的浸渍有粒径小于1μm的石墨烯类物质的纤维在粒径为1~20μm的石墨烯类物质分散液中,进行第二次浸渍,之后经过冷却、干燥,得到复合纤维。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第二次浸渍的温度比第一次浸渍的温度低;
优选地,所述第一次浸渍的温度范围处于初生纤维材料的高弹态温度;
进一步优选地,所述第一次浸渍和第二次浸渍的浸渍温度范围均处于初生纤维材料的高弹态温度,且第二次浸渍温度小于第一次浸渍温度;
优选地,所述第一次浸渍和/或第二次浸渍温度比初生纤维材料的玻璃化转变温度至少高5℃;
优选地,所述第一次浸渍、第二次浸渍的浸渍时间均各自独立地选自15~120min;
优选地,所述第一次浸渍的石墨烯类物质的粒径为0.1~1μm,且不包括1微米,优选0.2~0.5μm;
优选地,所述第二次浸渍的石墨烯类物质的粒径为2~10μm,优选5~10μm;
优选地,所述粒径小于1μm的石墨烯类物质分散液中,石墨烯类物质的浓度为0.5~5wt%;
优选地,所述粒径为1~20μm的石墨烯类物质分散液中,石墨烯类物质的浓度为0.5~7wt%。
3.如权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述石墨烯类物质包括石墨烯、生物质石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯衍生物的任意1种或至少2种的混合,优选石墨烯和/或生物质石墨烯;
优选地,所述石墨烯衍生物包括元素掺杂石墨烯或官能团化石墨烯物中的任意1种或至少2种的组合;
优选地,当所述石墨烯类物质包括氧化石墨烯时,在冷却之前和/或之后进行还原处理;
优选地,所述还原处理的方法包括还原剂还原法和/或加热还原法;
优选地,所述还原剂还原法包括加入还原剂进行还原;
优选地,所述还原剂的加入量为石墨烯类物质的10~200wt%,优选50~100wt%;
优选地,所述还原剂包括抗坏血酸、水合肼、葡萄糖、乙二胺、柠檬酸钠、L-半胱氨酸、氢碘酸或硼氢化钠中的任意1种或至少2种的组合;
优选地,所述加热还原法包括在非氧化性气氛中,加热进行还原;
优选地,所述加热还原法步骤包括:在高压反应釜中,通入保护性气氛和/或还原性气氛,加热还原;所述加热还原的温度≤200℃,压力≤1.6MPa。
4.如权利要求1~3之一所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)和/或步骤(2)所述石墨烯类物质分散液中添加有纳米纤维素;
优选地,所述纳米纤维素的直径不大于10nm,长径比不小于10;
优选地,所述纳米纤维素在分散液中的浓度为2wt%以下,优选1wt%以下,再优选0.5wt%以下。
5.如权利要求1~4之一所述的制备方法,其特征在于,所述初生纤维通过聚合物纺丝得到;
优选地,所述聚合物包括聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯、聚氨酯、聚乙烯醇缩醛和聚氯乙烯中的任意1种或至少2种的组合;
优选地,所述纺丝包括静电纺丝、熔体纺丝、湿法溶液纺丝、干法溶液纺丝中的任意1种或至少2种的组合。
6.一种如权利要求1~5之一所述方法制备得到的复合纤维,其特征在于,所述复合纤维内部存在石墨烯类物质,所述复合纤维外部也存在石墨烯类物质。
7.如权利要求6所述的复合纤维,其特征在于,所述复合纤维含有石墨烯类物质,粒径小于1μm的石墨烯类物质主要存在于所述复合纤维内部,粒径为1~20μm的石墨烯类物质主要存在于所述复合纤维的外部;
优选地,所述粒径小于1μm的石墨烯类物质存在于所述复合纤维内部的结晶区、非结晶区、以及结晶区与非结晶区之间的间隙中的至少1处;
优选地,所述复合纤维内部的结晶区存在石墨烯类物质,优选所述复合纤维内部的结晶区存在粒径小于1μm的石墨烯类物质;
优选地,所述复合纤维内部的结晶区、非结晶区、以及结晶区与非结晶区之间的间隙均存在石墨烯类物质;
优选地,所述复合纤维中石墨烯类物质总质量为复合纤维总质量的0.5~3wt%。
8.如权利要求6或7所述的复合纤维,其特征在于,当所述石墨烯类物质为石墨烯和/或生物质石墨烯时,所述复合纤维的比电阻≤1×105Ω·cm;
优选地,当所述石墨烯类物质为石墨烯和/或生物质石墨烯时,所述复合纤维水洗50次之后,其比电阻≤1×105Ω·cm。
9.如权利要求6~8之一所述的复合纤维,其特征在于,所述复合纤维中复合有纳米纤维素;
优选地,所述纳米纤维素缠绕在所述复合纤维的内部和/或外部。
10.一种复合纱线,其特征在于,所述复合纱线包括如权利要求6~9之一所述的复合纤维;
优选地,所述复合纱线由权利要求5~8之一所述的复合纤维与不含石墨烯类物质的纤维混纺而成。
11.一种复合织物,其特征在于,所述复合织物包括如权利要求6~9之一所述的复合纤维,或包括如权利要求10所述的复合纱线;
优选地,所述复合织物由权利要求6~9之一所述的复合纤维与不含石墨烯类物质的纤维交织而成,或者由权利要求10所述的复合纱线与不含石墨烯类物质的纱线交织而成。
12.一种如权利要求6~9之一所述复合纤维的用途,其特征在于,所述复合纤维用于制备家纺、内衣、防护服、保暖衣、袜子。
CN201710153992.5A 2017-03-15 2017-03-15 一种复合纤维、制备方法及其用途 Pending CN106930099A (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710153992.5A CN106930099A (zh) 2017-03-15 2017-03-15 一种复合纤维、制备方法及其用途
DE112018001356.1T DE112018001356T5 (de) 2017-03-15 2018-03-14 Modifiziertes Faserprodukt, Herstellungsverfahren dafür und Verwendung davon
PCT/CN2018/079035 WO2018166477A1 (zh) 2017-03-15 2018-03-14 一种改性纤维制品、制备方法及其用途
KR1020197030234A KR20190125480A (ko) 2017-03-15 2018-03-14 개질 섬유제품, 제조방법 및 그 용도
JP2019572277A JP6852200B2 (ja) 2017-03-15 2018-03-14 改質繊維製品、調製方法及びその使用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710153992.5A CN106930099A (zh) 2017-03-15 2017-03-15 一种复合纤维、制备方法及其用途

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106930099A true CN106930099A (zh) 2017-07-07

Family

ID=59433211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710153992.5A Pending CN106930099A (zh) 2017-03-15 2017-03-15 一种复合纤维、制备方法及其用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106930099A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107237120A (zh) * 2017-07-10 2017-10-10 山东圣泉新材料股份有限公司 一种纤维制品浸渍液、改性纤维制品及制备方法
CN107956110A (zh) * 2017-11-28 2018-04-24 东华大学 一种还原氧化石墨烯/聚丙烯腈复合纤维及其制备方法
WO2018166477A1 (zh) * 2017-03-15 2018-09-20 山东圣泉新材料股份有限公司 一种改性纤维制品、制备方法及其用途
CN108914306A (zh) * 2018-08-23 2018-11-30 中原工学院 一种同轴多层包覆结构的柔性导电纱线及其制备方法
CN110373892A (zh) * 2019-07-02 2019-10-25 天津工业大学 一种石墨烯改性兔毛纤维及其制备方法
CN111172746A (zh) * 2020-02-21 2020-05-19 江苏索力得新材料集团有限公司 一种在线涂覆掺杂氧化石墨烯的产业用纤维生产方法
CN112796101A (zh) * 2021-02-04 2021-05-14 中国矿业大学(北京) 一种复合纤维及其制备方法、石墨烯柔性温度传感阵列及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102912471A (zh) * 2011-08-04 2013-02-06 中国石油化工集团公司 小溶程70℃水溶性聚乙烯醇纤维及其制备方法
CN103469555A (zh) * 2013-09-23 2013-12-25 青岛大学 一种防紫外线抗静电石墨烯涂层纺织面料的制备方法
CN104328653A (zh) * 2014-10-11 2015-02-04 江南大学 一种氧化石墨烯衍生物用于纺织品多功能整理的方法
CN105484016A (zh) * 2015-12-28 2016-04-13 宁国市龙晟柔性储能材料科技有限公司 一种石墨烯复合导电纤维的制备方法
CN105860143A (zh) * 2016-05-14 2016-08-17 上海大学 一种柔性纳米纤维素-石墨烯复合膜及其制备方法
CN106245441A (zh) * 2016-07-29 2016-12-21 佛山市高明区诚睿基科技有限公司 一种石墨烯改性复合玻璃纤维在玻璃纤维过滤纸的应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102912471A (zh) * 2011-08-04 2013-02-06 中国石油化工集团公司 小溶程70℃水溶性聚乙烯醇纤维及其制备方法
CN103469555A (zh) * 2013-09-23 2013-12-25 青岛大学 一种防紫外线抗静电石墨烯涂层纺织面料的制备方法
CN104328653A (zh) * 2014-10-11 2015-02-04 江南大学 一种氧化石墨烯衍生物用于纺织品多功能整理的方法
CN105484016A (zh) * 2015-12-28 2016-04-13 宁国市龙晟柔性储能材料科技有限公司 一种石墨烯复合导电纤维的制备方法
CN105860143A (zh) * 2016-05-14 2016-08-17 上海大学 一种柔性纳米纤维素-石墨烯复合膜及其制备方法
CN106245441A (zh) * 2016-07-29 2016-12-21 佛山市高明区诚睿基科技有限公司 一种石墨烯改性复合玻璃纤维在玻璃纤维过滤纸的应用

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018166477A1 (zh) * 2017-03-15 2018-09-20 山东圣泉新材料股份有限公司 一种改性纤维制品、制备方法及其用途
CN107237120A (zh) * 2017-07-10 2017-10-10 山东圣泉新材料股份有限公司 一种纤维制品浸渍液、改性纤维制品及制备方法
CN107956110A (zh) * 2017-11-28 2018-04-24 东华大学 一种还原氧化石墨烯/聚丙烯腈复合纤维及其制备方法
CN108914306A (zh) * 2018-08-23 2018-11-30 中原工学院 一种同轴多层包覆结构的柔性导电纱线及其制备方法
CN108914306B (zh) * 2018-08-23 2020-03-10 中原工学院 一种同轴多层包覆结构的柔性导电纱线的制备方法
CN110373892A (zh) * 2019-07-02 2019-10-25 天津工业大学 一种石墨烯改性兔毛纤维及其制备方法
CN111172746A (zh) * 2020-02-21 2020-05-19 江苏索力得新材料集团有限公司 一种在线涂覆掺杂氧化石墨烯的产业用纤维生产方法
CN111172746B (zh) * 2020-02-21 2022-08-23 江苏索力得新材料集团有限公司 一种在线涂覆掺杂氧化石墨烯的产业用纤维生产方法
CN112796101A (zh) * 2021-02-04 2021-05-14 中国矿业大学(北京) 一种复合纤维及其制备方法、石墨烯柔性温度传感阵列及其制备方法
CN112796101B (zh) * 2021-02-04 2021-12-28 中国矿业大学(北京) 一种复合纤维及其制备方法、石墨烯柔性温度传感阵列及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106930099A (zh) 一种复合纤维、制备方法及其用途
CN106930096A (zh) 一种改性纤维制品、制备方法及其用途
CN106930098A (zh) 一种复合纤维、制备方法及其用途
CN106930097A (zh) 一种改性纤维制品、制备方法及其用途
JP6852200B2 (ja) 改質繊維製品、調製方法及びその使用
CN107245879A (zh) 一种改性涤纶纤维制品、制备方法及其用途
CN107829294A (zh) 一种改性涤纶纤维生产方法
CN106948171A (zh) 一种纤维制品的后处理方法、得到的改性纤维制品及其用途
CN106367836B (zh) 一种中空生物质石墨烯聚酯纤维的制造方法
WO2021088307A1 (zh) 一种植物功能性涤纶长丝及其制备方法
EP3378978B1 (en) Modified fiber and preparation method therefor
CN107245878A (zh) 一种改性腈纶纤维制品、制备方法及其用途
EP3626758A1 (en) Graphene composite material and preparation method therefor
CN106948170A (zh) 一种纤维制品的后处理方法、得到的改性纤维制品及其用途
CN102691136A (zh) 一种同轴静电纺丝制备聚丙烯腈基多孔中空碳纤维的方法
CN102797071B (zh) 一种桔瓣型复合长丝及其制造方法
CN109706546B (zh) 一种石墨烯海岛纤维及其制造方法
CN107190382A (zh) 一种石墨烯改性的涤纶混纺织物及其制备方法
CN107460559A (zh) 一种石墨烯涤纶纤维的制备方法
JP2018504531A (ja) 蓄熱保温性フリース及びその製造方法
CN111172619A (zh) 纤维及其制备方法、用途和纺织品
CN106958052A (zh) 一种石墨烯‑聚丙烯腈抗静电纤维的制备方法
CN107254774A (zh) 一种改性锦纶纤维制品、制备方法及其用途
CN106120013A (zh) 一种应用于内衣的抗静电聚酰胺纤维
CN109706545B (zh) 一种微孔中空石墨烯海岛纤维及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170707