CN109281156A - 一种高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维及其制备方法。本发明从内到外依次包含纤维基层、多巴胺活化层、第一导电涂层、稳定层、第二导电涂层。稳定层与第一导电涂层以化学键接的方式连接，与第二导电涂层以物理方式连接。不仅起到了稳定第一导电涂层的作用，还使得第一与第二导电涂层形成了更加连贯的导电网络。本发明以硅烷偶联剂作为导电层稳定剂，将氧化石墨烯和纤维表面通过化学键接的方式连接起来，大大增加了导电层的稳定性。该保护层又引入了新的极性基团，可以继续与氧化石墨烯发生物理作用，对于提升导电通路的连贯性起到了积极作用。

Description

一种高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于纤维领域，尤其是涉及了一种高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维及其制备方法。
背景技术
导电纤维指表面电阻低于107Ω/cm的纤维。因其具有良好的导电性能，在工业、日常生活等领域中能够减少静电的负面影响，从而达到提高生产效率，提升人们生活质量的目的。抗静电织物和抗电磁波辐射的导电织物是现在导电纤维制备成型后的主要用途，日后将会在更多领域展现导电纤维的魅力。
目前导电纤维的制备主要采用的是表面涂覆方法，该方法将导电物质(金属、导电聚合物、碳材料等)通过物理或化学方法涂覆到纤维表面形成导电层，最终达到导电的目的。申请号为 CN201610056257的中国发明专利提供了一种抗菌导电棉纤维的制备方法。首先对短纤进行处理，然后加入硝酸银-氨水溶液活化，最后进行化学镀银，镀银后进行高温固化处理。申请号为 CN201310421802的中国发明专利提供了一种表面抗静电涤纶织物的简易制造方法。对涤纶织物进行清洗、脱水、烘干、辐射照射、浸渍，最终使得噻吩在纤维表面聚合得到表面聚噻吩的导电纤维。申请号为CN201410554360的中国发明专利提供了一种氧化石墨烯衍生物用于纺织品多功能整理的方法。首先将织物浸渍氧化石墨烯衍生物水溶液，再将织物烘干后进行还原，使织物表面覆盖一层还原氧化石墨烯衍生物；然后重复上述步骤，获得效果优良的导电、抗紫外、拒水多功能织物。CN201310434293的中国发明专利公开了一种防紫外线抗静电石墨烯涂层纺织面料的制备方法。首先将石墨烯溶液加入到聚氨酯溶液中，搅拌后将石墨烯混合溶液浸轧到织物上，最后高温烘干，制得防电磁辐射的石墨烯涂层织物。尽管上述方法均能够制得导电纤维，但是均依然存在一些不足：1、金属进行表面涂覆时，需要在溶液中将金属离子还原并沉降到纤维表面，浪费部分金属离子，进而增加成本，此外金属粒子密度大，大大增加纤维质量，金属粒子与纤维表面无化学作用，稳定性差；2、聚合物涂覆时，一般采用表面聚合法，该方法需要一定的反应条件，该条件可能影响纤维的其它性能并增加生产成本；3、碳材料进行表面涂覆时，多采用浸泡法，该方法较为简便、工艺要求低、经济性高，但是碳材料大部分是通过物理作用吸附到纤维表面，洗涤或高电解质环境下易脱落，导致电性能难以长久保持。因此有必要开发出一种新的导电纤维及其制备方法，使其具有如下优点：工艺简便可行、成本可控、纤维导电性好、稳定性高、耐电介质腐蚀、导电纤维质量增加少。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，该纤维具有优异的导电性能，且该纤维导电性稳定，即使在高电解质溶液中长时间洗涤也不脱落。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，按照从内到外依次包含纤维基层、多巴胺活化层、第一导电涂层、稳定层、第二导电涂层。其中纤维基层主要成分为不导电纤维聚合物，多巴胺活化层主要成分为多巴胺类活化物质，第一导电涂层和第二导电涂层的主要成分为氧化石墨烯，稳定层主要成分为硅烷偶联剂。所述第一和第二导电涂层之间的稳定层为硅烷偶联剂，该稳定层与第一导电涂层以化学键接的方式连接，与第二导电涂层以物理方式连接。不仅起到了稳定第一导电涂层的作用，还使得第一与第二导电涂层形成了更加连贯的导电网络。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，表面Si含量为4～10wt％，N含量为1～5wt％， C含量为70～80wt％，表面电阻为107～102Ω/cm。使用XPS测试发现，在Si的特征精细谱中，存在两个峰值101.1eV和103.2eV，分别对应Si-O-C和Si-O-Si特征峰，两者的面积比为30∶1～ 8∶1。优选的，所述纤维直径为10～50μm，表面电阻为50～500根纤维电阻；更优选的，所述纤维直径为10～30μm，表面电阻为100～300根纤维电阻。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的表面电阻率在依照GB/T 3921.3标准洗涤50次后表面电阻增加值为10～50％。60℃时下浓度为5mol/L的NaCl/水强电解质溶液中，洗涤10 次，每次1h后，表面电阻相比于未处理时增加值为10～200％。
本发明的第二个目的是提供一种高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤是：
步骤1、纤维的清洗以及活化纤维的制各：
所述纤维是指UHMWPE纤维、涤纶纤维、尼龙纤维、丙纶纤维、玻璃纤维或芳纶纤维中的一种。
纤维的清洗过程可以是在室温下将纤维在溶剂中超声清洗0.5～1.5h，取出干燥后待用；其中溶剂为乙醇、丙酮和四氢呋喃中的一种或两种的混合物；可参见专利CN201611260080.X。
多巴胺类活化纤维的制备过程可以是在pH为8～11的三(羟甲基)氨基甲烷-盐酸(Tris-HCl) 缓冲溶液中加入多巴胺，得到多巴胺溶液；再在上述多巴胺溶液中加入表面清洗后的纤维，静置反应8～24h，洗涤干燥即可；可参见专利CN201611260080.X。
步骤2、氧化石墨烯分散液的配制：常温下将氧化石墨烯粉末加入到分散液中，先机械搅拌30～120min，搅拌速度为300～1000r/min，再在冰水浴中超声处理40～60min，再加入适量的酸溶液，得到均匀稳定的氧化石墨烯粉末分散液。
所述的氧化石墨烯粉末其表面C＝O双键含量占总量(C＝O，C-O，C-C，C＝C数量之和)的3～ 9％，C-O单键含量35～55％；优选的，C＝O双键含量4～8％，C-O单键含量38～52％；更优选的，C＝O双键含量5～7％，C-O单键含量40～50％。
所述的分散液为水、乙醇、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲基甲酰胺(DMF)中的一种或几种的混合物；
所述的氧化石墨烯粉末占分散液重量的0.04～8％；优选的，所述的氧化石墨烯粉末占分散液重量的1～8％；更优选的，所述的氧化石墨烯粉末占分散液重量的5～8％
所述的氧化石墨烯在分散液中以单独的片状或堆叠状形式存在，氧化石墨烯在分散液中的片层层数为1～20层，其在分散液中的尺寸(即对角边缘部位直线间的最大值)与纤维直径存在如下关系：0.1πd≤L≤πd；优选的，氧化石墨烯在分散液中的片层层数为1～15层，其在分散液中的尺寸与纤维直径存在如下关系：0.1πd≤L≤0.7πd。
所述的酸溶液为盐酸、硫酸、醋酸或硝酸中的一种或几种混合物。
所述的氧化石墨烯粉末分散液的pH值为1～6；优选的，氧化石墨烯粉末分散液的pH值为 1～5；更优选的，氧化石墨烯粉末分散液的pH值为1～3。
步骤3、第一次氧化石墨烯涂层的涂覆：将步骤1得到的活化纤维浸入到步骤2得到的氧化石墨烯分散液中，浸泡0.1～0.5h，浸泡温度为20～40℃；然后将纤维洗涤干燥，重复此浸渍过程2～8次，得到氧化石墨烯涂覆纤维。
步骤4、稳定层的涂覆：将步骤3得到的纤维浸入到硅烷偶联剂/去离子水/无水乙醇混合溶液中，反应4～8h，反应温度为40～100℃，后将纤维洗涤干燥，得到稳定层涂覆后的导电纤维。
所述硅烷偶联剂的结构式如下：
其中X为氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基中的一种，Y为氨基或环氧基中的一种，n为0～10的自然数；优选的X为氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基中的一种，Y 为氨基，n为0～8的自然数；更优选的X为氯基、甲氧基、乙氧基中的一种，Y为氨基，n为0～6的自然数。
所述硅烷偶联剂/去离子水/无水乙醇混合溶液中，硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为 1∶10～1∶20，去离子水与无水乙醇的体积比为1∶14～1∶20；
步骤5、氧化石墨烯涂层的再次涂覆及还原：将步骤4得到的纤维按照步骤3的方法再次浸泡2～8次。然后将干燥后的纤维加入去离子水中，再加入还原剂，在70～95℃温度下以500～ 1000r/min的转速搅拌还原1～4h，然后将纤维洗涤干燥，得到导电纤维。
所述还原剂为氨水，水合肼，氢碘酸，过硫酸钠、葡萄糖、抗坏血酸、硼氢化钠中的一种或两种的混合物。
传统的表面涂覆法多数依靠物理作用将氧化石墨烯或石墨烯涂覆到纤维表面，这就面临一个问题：物理作用不牢固，在洗涤或者高电解质溶液中很容易发生解吸附，使得导电层被破坏。不仅使得纤维丧失了导电性，而且脱落的导电层会对环境或其他衣物造成污染，更严重的还会残留在皮肤上危害人们的身体健康。在已有专利中，纤维采用多巴胺活化，该活化层非常稳定不易脱落，而且多巴胺类物质含有氨基和羟基官能团，其中氨基官能团可以与氧化石墨烯表面的羧基在酸性条件下发生电荷吸附，但是羟基与氧化石墨烯的作用就很弱，这就带来两个问题1、氨基含量少无法形成连续性导电通路，2、氧化石墨烯涂覆到纤维表面主要通过物理作用，稳定性差。这意味着传统涂覆法面临的问题依然没有解决。
本发明是在石墨烯涂覆纤维的外层涂覆一层硅烷偶联剂作为导电层的稳定剂。这里利用多巴胺类物质和氧化石墨烯均含有羟基这一特性，使得硅烷偶联剂与羟基发生化学反应，从而导致氧化石墨烯和多巴胺类物质之间通过化学键连接在一起。该方法中，硅烷偶联剂不仅仅起到了化学键接的作用，而且，由于硅烷偶联剂含有极性基团，该极性基团能够进一步与氧化石墨烯发生物理作用，从而形成更加连贯的导电网络。
本发明中，氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯浓度影响了涂覆到纤维表面氧化石墨烯的数量，进而决定了氧化石墨烯表面羟基与硅烷偶联剂的反应。当氧化石墨烯浓度过低时，纤维表面涂覆的氧化石墨烯过少，氧化石墨烯表面的羟基很难与硅烷偶联剂发生反应；当氧化石墨烯浓度过高，纤维整个被氧化石墨烯覆盖，只能够形成氧化石墨烯-硅烷偶联剂-氧化石墨烯化学键接，而这对导电稳定性并没有作用；只有形成氧化石墨烯-硅烷偶联剂-纤维表面其它基团化学键接时，才能够将氧化石墨烯以化学键接的方式固定在纤维表面，进而增强导电稳定性。此外，氧化石墨烯在分散液中的形态(层数和尺寸)对稳定导电纤维的制备也起到了关键作用。由于第一次氧化石墨烯涂层的涂覆是依靠纤维与氧化石墨烯之间的物理作用，层数过多会导致大量的极性基团被覆盖，降低了分散液中氧化石墨烯的有效浓度。使得纤维表面难以吸附足够多的氧化石墨烯，不利于后续稳定层的反应。同样的，氧化石墨烯尺寸与纤维直径间也存在一定的关系，当氧化石墨烯尺寸低于该范围中最小值时，涂覆到纤维表面的氧化石墨烯过小，不利于后续导电通路的形成；当氧化石墨烯尺寸高于该范围中最大值时，根据石墨烯易卷曲折叠的特性，还原后大尺寸石墨烯会发生卷曲折叠，也不利于导电通路的形成。因此选择合适的氧化石墨烯(浓度、层数、尺寸)就显得尤为重要。
不难看出，上述技术方案的核心技术思想就是：以硅烷偶联剂作为导电层稳定剂，将氧化石墨烯和纤维表面通过化学键接的方式连接起来，大大增加了导电层的稳定性。该保护层又引入了新的极性基团，可以继续与氧化石墨烯发生物理作用，对于提升导电通路的连贯性起到了积极作用。
综上所述，本发明相对于现有技术，具有以下优点和积极效果：
1、整个涂覆工艺(包括活化层、导电层和稳定层)简单，涂覆条件不苛刻，便于大规模生产；
2、石墨烯涂覆到纤维表面既存在物理作用，又存在化学键，大大提升了导电涂层的稳定性；
3、导电稳定层硅烷偶联剂既起到了化学键接的作用，还引入了新的极性基团，便于形成更连贯的导电通路，大大降低了纤维的电阻。
附图说明
图1为氧化石墨烯在分散液中的尺寸(即对角边缘部位直线间的最大值)L与纤维直径d 示意图；(a)氧化石墨烯尺寸，(b)纤维直径。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但实施例不限制本发明。
图1为氧化石墨烯在分散液中的尺寸(即对角边缘部位直线间的最大值)L与纤维直径d 示意图。
比较例1不加稳定层的导电纤维
(1)纤维的清洗以及活化纤维的制备：将UHMWPE纤维浸入丙酮中超声处理1h，然后清水洗涤并在室温下干燥；同时将多巴胺类物质加入配置好的pH为8.5的Tris-HCl缓冲溶液中，得到质量浓度为0.2wt％的多巴胺类物质活化液；最后将清洗后的UHMWPE纤维浸入配好的多巴胺类物质活化液中静置反应24h，得到活化纤维。
(2)氧化石墨烯分散液的配制：常温下将表面C＝O双键含量3％，C-O单键含量35％的氧化石墨烯粉末加入到水中，氧化石墨烯与水质量比为0.04wt％。对得到的溶液依次采取以下方式处理：300r/min的速度机械搅拌30min、冰水浴中超声处理40min；再使用盐酸将溶液的 pH调到5，制备得到均匀稳定的氧化石墨烯粉末分散液，此时该氧化石墨烯在分散液中的片层层数为5层，其在分散液中的尺寸(即对角边缘部位直线间的最大值)与纤维直径存在如下关系：0.5πd＝L。
(3)氧化石墨烯涂层的涂覆：将步骤1得到的活化纤维浸入到步骤2得到的氧化石墨烯分散液中，浸泡0.1h后清水洗涤干燥。重复此浸渍过程16次，得到氧化石墨烯涂覆纤维。
(4)导电层还原：将步骤3得到的纤维加入70℃的去离子水中，并加入还原剂氨水和水合肼，此时溶液以500r/min的速度搅拌，该温度下还原1h得到导电纤维。
所述的导电纤维，其直径16μm，表面Si含量为0wt％，N含量为0.5wt％，C含量为65wt％，表面电阻为108Ω/cm。使用XPS测试无法观察到Si的特征峰。
所述的导电纤维的表面电阻率在依照GB/T 3921.3标准洗涤50次后表面电阻增加值为300％。 60℃时在浓度为5mol/L的NaCl/水强电解质溶液中洗涤10次，每次1h后，表面电阻相比于未处理时增加值为1000％。
比较例2氧化石墨烯分散液浓度过低、层数过多、尺寸过小时制备导电纤维
(1)纤维的清洗以及活化纤维的制备：将UHMWPE纤维浸入丙酮中超声处理1h，然后清水洗涤并在室温下干燥；同时将多巴胺类物质加入配置好的pH为8.5的Tris-HCl缓冲溶液中，得到质量浓度为0.2wt％的多巴胺类物质活化液；最后将清洗后的UHMWPE纤维浸入配好的多巴胺类物质活化液中静置反应24h，得到活化纤维。
(2)氧化石墨烯分散液的配制：常温下将表面C＝O双键含量3％，C-O单键含量35％的氧化石墨烯粉末加入到水中，氧化石墨烯与水质量比为0.001wt％。对得到的溶液依次采取以下方式处理：300r/min的速度机械搅拌30min、冰水浴中超声处理40min；再使用盐酸将溶液的 pH调到1，制备得到均匀稳定的氧化石墨烯粉末分散液，此时氧化石墨烯在分散液中的片层层数为30层，其在分散液中的尺寸(即对角边缘部位直线间的最大值)与纤维直径存在如下关系： L＝0.01πd。
(3)第一次氧化石墨烯涂层的涂覆：20℃温度下将步骤1得到的活化纤维浸入到步骤2 得到的氧化石墨烯分散液中，浸泡0.1h后清水洗涤干燥。重复此浸渍过程2次，得到氧化石墨烯涂覆纤维。
(4)稳定层的涂覆：40℃条件下将步骤3得到的纤维浸入到硅烷偶联剂/去离子水/无水乙醇混合溶液中，所用的硅烷偶联剂见表1，其中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1∶10，去离子水与无水乙醇的体积比为1∶14。反应4h后将纤维洗涤干燥，得到稳定层涂覆后的导电纤维。
(5)氧化石墨烯涂层的再次涂覆及还原：将步骤4得到的纤维按照步骤3的方法再次浸泡 2次。然后将干燥后的纤维加入去离子水中升温至70℃，加入还原剂氨水和水合肼，此时溶液以500r/min的速度搅拌，该温度下还原1h得到导电纤维。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，其直径10μm，表面Si含量为0.01wt％，N含量为0.03wt％，C含量为50wt％，每缕(约100根)表面电阻为109Ω/cm。使用XPS测试发现，在Si的特征精细谱中，存在两个峰值101.1eV和103.2eV，分别对应Si-O-C和Si-O-Si特征峰，两者的面积比为40∶1。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的表面电阻率在依照GB/T 3921.3标准洗涤50次后表面电阻增加值为200％。60℃时在浓度为5mol/L的NaCl/水强电解质溶液中洗涤10次，每次1h后，表面电阻相比于未处理时增加值为300％。
比较例3氧化石墨烯分散液浓度过高、尺寸过大时制备导电纤维
(1)纤维的清洗以及活化纤维的制备：将UHMWPE纤维浸入丙酮中超声处理1h，然后清水洗涤并在室温下干燥；同时将多巴胺类物质加入配置好的pH为8.5的Tris-HCl缓冲溶液中，得到质量浓度为0.2wt％的多巴胺类物质活化液；最后将清洗后的UHMWPE纤维浸入配好的多巴胺类物质活化液中静置反应24h，得到活化纤维。
(2)氧化石墨烯分散液的配制：常温下将表面C＝O双键含量3％，C-O单键含量35％的氧化石墨烯粉末加入到水中，氧化石墨烯与水质量比为10wt％。对得到的溶液依次采取以下方式处理：300r/min的速度机械搅拌30min、冰水浴中超声处理40min；再使用盐酸将溶液的pH 调到1，制备得到均匀稳定的氧化石墨烯粉末分散液，此时氧化石墨烯在分散液中的片层层数为 30层，其在分散液中的尺寸(即对角边缘部位直线间的最大值)与纤维直径存在如下关系：L＝ 2πd。
(3)第一次氧化石墨烯涂层的涂覆：20℃温度下将步骤1得到的活化纤维浸入到步骤2 得到的氧化石墨烯分散液中，浸泡0.1h后清水洗涤干燥。重复此浸渍过程2次，得到氧化石墨烯涂覆纤维。
(4)稳定层的涂覆：40℃条件下将步骤3得到的纤维浸入到硅烷偶联剂/去离子水/无水乙醇混合溶液中，所用的硅烷偶联剂见表1，其中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1∶10，去离子水与无水乙醇的体积比为1∶14。反应4h后将纤维洗涤干燥，得到稳定层涂覆后的导电纤维。
(5)氧化石墨烯涂层的再次涂覆及还原：将步骤4得到的纤维按照步骤3的方法再次浸泡 2次。然后将干燥后的纤维加入去离子水中升温至70℃，加入还原剂氨水和水合肼，此时溶液以500r/min的速度搅拌，该温度下还原1h得到导电纤维。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，其直径10μm，表面Si含量为6wt％，N含量为2wt％，C含量为75wt％，每缕(约50根)表面电阻为107Ω/cm。使用XPS测试发现，在Si的特征精细谱中，存在两个峰值101.1eV和103.2eV，分别对应Si-O-C和Si-O-Si特征峰，两者的面积比为40∶1。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的表面电阻率在依照GB/T 3921.3标准洗涤50次后表面电阻增加值为200％。60℃时在浓度为5mol/L的NaCl/水强电解质溶液中洗涤10次，每次1h后，表面电阻相比于未处理时增加值为500％。
实施例1
(1)纤维的清洗以及活化纤维的制备：将UHMWPE纤维浸入丙酮中超声处理1h，然后清水洗涤并在室温下干燥；同时将多巴胺类物质加入配置好的pH为8.5的Tris-HCl缓冲溶液中，得到质量浓度为0.2wt％的多巴胺类物质活化液；最后将清洗后的UHMWPE纤维浸入配好的多巴胺类物质活化液中静置反应24h，得到活化纤维。
(2)氧化石墨烯分散液的配制：常温下将表面C＝O双键含量3％，C-O单键含量35％的氧化石墨烯粉末加入到水中，氧化石墨烯与水质量比为0.04wt％。对得到的溶液依次采取以下方式处理：300r/min的速度机械搅拌30min、冰水浴中超声处理40min；再使用盐酸将溶液的 pH调到1，制备得到均匀稳定的氧化石墨烯粉末分散液，此时氧化石墨烯在分散液中的片层层数为1层，其在分散液中的尺寸(即对角边缘部位直线间的最大值)与纤维直径存在如下关系： L＝0.1πd。
(3)第一次氧化石墨烯涂层的涂覆：20℃温度下将步骤1得到的活化纤维浸入到步骤2 得到的氧化石墨烯分散液中，浸泡0.1h后清水洗涤干燥。重复此浸渍过程2次，得到氧化石墨烯涂覆纤维。
(4)稳定层的涂覆：40℃条件下将步骤3得到的纤维浸入到硅烷偶联剂/去离子水/无水乙醇混合溶液中，所用的硅烷偶联剂见表1，其中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1∶10，去离子水与无水乙醇的体积比为1∶14。反应4h后将纤维洗涤干燥，得到稳定层涂覆后的导电纤维。
(5)氧化石墨烯涂层的再次涂覆及还原：将步骤4得到的纤维按照步骤3的方法再次浸泡 2次。然后将干燥后的纤维加入去离子水中升温至70℃，加入还原剂氨水和水合肼，此时溶液以500r/min的速度搅拌，该温度下还原1h得到导电纤维。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，其直径10μm，表面Si含量为4wt％，N含量为1wt％，C含量为70wt％，每缕(约50根)表面电阻为107Ω/cm。使用XPS测试发现，在Si的特征精细谱中，存在两个峰值101.1eV和103.2eV，分别对应Si-O-C和Si-O-Si特征峰，两者的面积比为30∶1。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的表面电阻率在依照GB/T 3921.3标准洗涤50次后表面电阻增加值为10％。60℃时在浓度为5mol/L的NaCl/水强电解质溶液中洗涤10次，每次1h后，表面电阻相比于未处理时增加值为10％。
实施例2
(1)纤维的清洗以及活化纤维的制备：将芳纶纤维浸入乙醇中超声处理1h，然后清水洗涤并在室温下干燥；同时将多巴胺类物质加入配置好的pH为8的Tris-HCl缓冲溶液中，得到质量浓度为0.3wt％的多巴胺类物质活化液；最后将清洗后的芳纶纤维浸入配好的多巴胺类物质活化液中静置反应24h，得到活化纤维。
(2)氧化石墨烯分散液的配制：常温下将表面C＝O双键含量6％，C-O单键含量45％的氧化石墨烯粉末加入到乙醇中，氧化石墨烯与乙醇质量比为8wt％。对得到的溶液依次采取以下方式处理：1000r/min的速度机械搅拌120min、冰水浴中超声处理60min；再使用硫酸将溶液的pH调到6，制备得到均匀稳定的氧化石墨烯粉末分散液，此时氧化石墨烯在分散液中的片层层数为20层，其在分散液中的尺寸(即对角边缘部位直线间的最大值)与纤维直径存在如下关系：L＝πd。
(3)第一次氧化石墨烯涂层的涂覆：40℃温度下将步骤1得到的活化纤维浸入到步骤2 得到的氧化石墨烯分散液中，浸泡0.5h后清水洗涤干燥。重复此浸渍过程8次，得到氧化石墨烯涂覆纤维。
(4)稳定层的涂覆：40℃条件下将步骤3得到的纤维浸入到硅烷偶联剂/去离子水/无水乙醇混合溶液中，所用的硅烷偶联剂见表1，其中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1∶20，去离子水与无水乙醇的体积比为1∶20。反应8h后将纤维洗涤干燥，得到稳定层涂覆后的导电纤维。
(5)氧化石墨烯涂层的再次涂覆及还原：将步骤4得到的纤维按照步骤3的方法再次浸泡 8次。然后将干燥后的纤维加入去离子水中升温至95℃，加入还原剂氢碘酸，此时溶液以1000 r/min的速度搅拌，该温度下还原4h得到导电纤维。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，其直径50μm，表面Si含量为10wt％，N含量为5wt％，C含量为80wt％，每缕(约500根)表面电阻为102Ω/cm。使用XPS测试发现，在 Si的特征精细谱中，存在两个峰值101.1eV和103.2eV，分别对应Si-O-C和Si-O-Si特征峰，两者的面积比为8∶1。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的表面电阻率在依照GB/T 3921.3标准洗涤50次后表面电阻增加值为50％。60℃时在浓度为5mol/L的NaCl/水强电解质溶液中洗涤10次，每次1h后，表面电阻相比于未处理时增加值为200％。
实施例3
(1)纤维的清洗以及活化纤维的制备：将玻璃纤维浸入四氢呋喃中超声处理1h，然后清水洗涤并在室温下干燥；同时将多巴胺类物质加入配置好的pH为10的Tris-HCl缓冲溶液中，得到质量浓度为0.1wt％的多巴胺类物质活化液；最后将清洗后的玻璃纤维浸入配好的多巴胺类物质活化液中静置反应24h，得到活化纤维。
(2)氧化石墨烯分散液的配制：常温下将表面C＝O双键含量9％，C-O单键含量55％的氧化石墨烯粉末加入到乙醇中，氧化石墨烯与乙醇质量比为4wt％。对得到的溶液依次采取以下方式处理：650r/min的速度机械搅拌75min、冰水浴中超声处理50min；再使用硫酸将溶液的 pH调到3.5，制备得到均匀稳定的氧化石墨烯粉末分散液，此时氧化石墨烯在分散液中的片层层数为10层，其在分散液中的尺寸(即对角边缘部位直线间的最大值)与纤维直径存在如下关系：L＝0.5πd。
(3)第一次氧化石墨烯涂层的涂覆：30℃温度下将步骤1得到的活化纤维浸入到步骤2 得到的氧化石墨烯分散液中，浸泡0.3h后清水洗涤干燥。重复此浸渍过程5次，得到氧化石墨烯涂覆纤维。
(4)稳定层的涂覆：70℃条件下将步骤3得到的纤维浸入到硅烷偶联剂/去离子水/无水乙醇混合溶液中，所用的硅烷偶联剂见表1，其中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1∶15，去离子水与无水乙醇的体积比为1∶17。反应6h后将纤维洗涤干燥，得到稳定层涂覆后的导电纤维。
(5)氧化石墨烯涂层的再次涂覆及还原：将步骤4得到的纤维按照步骤3的方法再次浸泡 5次。然后将干燥后的纤维加入去离子水中升温至82℃，加入还原剂过硫酸钠，此时溶液以700 r/min的速度搅拌，该温度下还原3h得到导电纤维。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，其直径30μm，表面Si含量为7wt％，N含量为3wt％，C含量为75wt％，每缕(约300根)表面电阻为104Ω/cm。使用XPS测试发现，在 Si的特征精细谱中，存在两个峰值101.1eV和103.2eV，分别对应Si-O-C和Si-O-Si特征峰，两者的面积比为19∶1。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的表面电阻率在依照GB/T 3921.3标准洗涤50次后表面电阻增加值为30％。60℃时在浓度为5mol/L的NaCl/水强电解质溶液中洗涤10次，每次1h后，表面电阻相比于未处理时增加值为100％。
实施例4
(1)纤维的清洗以及活化纤维的制备：将丙纶纤维浸入丙酮中超声处理1h，然后清水洗涤并在室温下干燥；同时将多巴胺类物质加入配置好的pH为11的Tris-HCl缓冲溶液中，得到质量浓度为0.1wt％的多巴胺类物质活化液；最后将清洗后的丙纶纤维浸入配好的多巴胺类物质活化液中静置反应24h，得到活化纤维。
(2)氧化石墨烯分散液的配制：常温下将表面C＝O双键含量4％，C-O单键含量38％的氧化石墨烯粉末加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，氧化石墨烯与N-甲基吡咯烷酮(NMP)质量比为1wt％。对得到的溶液依次采取以下方式处理：700r/min的速度机械搅拌60min、冰水浴中超声处理50min；再使用硫酸将溶液的pH调到4，制备得到均匀稳定的氧化石墨烯粉末分散液，此时氧化石墨烯在分散液中的片层层数为15层，其在分散液中的尺寸(即对角边缘部位直线间的最大值)与纤维直径存在如下关系：L＝0.7πd。
(3)第一次氧化石墨烯涂层的涂覆：23℃温度下将步骤1得到的活化纤维浸入到步骤2 得到的氧化石墨烯分散液中，浸泡0.5h后清水洗涤干燥。重复此浸渍过程5次，得到氧化石墨烯涂覆纤维。
(4)稳定层的涂覆：90℃条件下将步骤3得到的纤维浸入到硅烷偶联剂/去离子水/无水乙醇混合溶液中，所用的硅烷偶联剂见表1，其中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1∶10，去离子水与无水乙醇的体积比为1∶17。反应4h后将纤维洗涤干燥，得到稳定层涂覆后的导电纤维。
(5)氧化石墨烯涂层的再次涂覆及还原：将步骤4得到的纤维按照步骤3的方法再次浸泡 5次。然后将干燥后的纤维加入去离子水中升温至80℃，加入还原剂抗坏血酸，此时溶液以800 r/min的速度搅拌，该温度下还原2h得到导电纤维。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，其直径20μm，表面Si含量为5wt％，N含量为2wt％，C含量为71wt％，每缕(约260根)表面电阻为107Ω/cm。使用XPS测试发现，在 Si的特征精细谱中，存在两个峰值101.1eV和103.2eV，分别对应Si-O-C和Si-O-Si特征峰，两者的面积比为30∶1。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的表面电阻率在依照GB/T 3921.3标准洗涤50次后表面电阻增加值为37％。60℃时在浓度为5mol/L的NaCl/水强电解质溶液中洗涤10次，每次1h后，表面电阻相比于未处理时增加值为140％。
实施例5
(1)纤维的清洗以及活化纤维的制备：将尼龙纤维浸入四氢呋喃中超声处理1h，然后清水洗涤并在室温下干燥；同时将多巴胺类物质加入配置好的pH为8的Tris-HCl缓冲溶液中，得到质量浓度为0.2wt％的多巴胺类物质活化液；最后将清洗后的尼龙纤维浸入配好的多巴胺类物质活化液中静置反应24h，得到活化纤维。
(2)氧化石墨烯分散液的配制：常温下将表面C＝O双键含量8％，C-O单键含量52％的氧化石墨烯粉末加入到乙二醇中，氧化石墨烯与乙二醇质量比为4.5wt％。对得到的溶液依次采取以下方式处理：1000r/min的速度机械搅拌70min、冰水浴中超声处理45min；再使用盐酸将溶液的pH调到3，制备得到均匀稳定的氧化石墨烯粉末分散液，此时氧化石墨烯在分散液中的片层层数为8层，其在分散液中的尺寸(即对角边缘部位直线间的最大值)与纤维直径存在如下关系：L＝0.4πd。
(3)第一次氧化石墨烯涂层的涂覆：37℃温度下将步骤1得到的活化纤维浸入到步骤2 得到的氧化石墨烯分散液中，浸泡0.2h后清水洗涤干燥。重复此浸渍过程8次，得到氧化石墨烯涂覆纤维。
(4)稳定层的涂覆：65℃条件下将步骤3得到的纤维浸入到硅烷偶联剂/去离子水/无水乙醇混合溶液中，所用的硅烷偶联剂见表1，其中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1∶14，去离子水与无水乙醇的体积比为1∶19。反应8h后将纤维洗涤干燥，得到稳定层涂覆后的导电纤维。
(5)氧化石墨烯涂层的再次涂覆及还原：将步骤4得到的纤维按照步骤3的方法再次浸泡 8次。然后将干燥后的纤维加入去离子水中升温至90℃，加入还原剂葡萄糖，此时溶液以600 r/min的速度搅拌，该温度下还原3h得到导电纤维。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，其直径20μm，表面Si含量为8wt％，N含量为4wt％，C含量为78wt％，每缕(约200根)表面电阻为103Ω/cm。使用XPS测试发现，在 Si的特征精细谱中，存在两个峰值101.1eV和103.2eV，分别对应Si-O-C和Si-O-Si特征峰，两者的面积比为8∶1。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的表面电阻率在依照GB/T 3921.3标准洗涤50次后表面电阻增加值为19％。60℃时在浓度为5mol/L的NaCl/水强电解质溶液中洗涤10次，每次1h后，表面电阻相比于未处理时增加值为185％。
实施例6
(1)纤维的清洗以及活化纤维的制备：将涤纶纤维浸入乙醇中超声处理1h，然后清水洗涤并在室温下干燥；同时将多巴胺类物质加入配置好的pH为10的Tris-HCl缓冲溶液中，得到质量浓度为0.3wt％的多巴胺类物质活化液；最后将清洗后的涤纶纤维浸入配好的多巴胺类物质活化液中静置反应24h，得到活化纤维。
(2)氧化石墨烯分散液的配制：常温下将表面C＝O双键含量5％，C-O单键含量45％的氧化石墨烯粉末加入到乙醇中，氧化石墨烯与乙醇质量比为5wt％。对得到的溶液依次采取以下方式处理：300r/min的速度机械搅拌100min、冰水浴中超声处理55min；再使用醋酸将溶液的 pH调到4，制备得到均匀稳定的氧化石墨烯粉末分散液，此时氧化石墨烯在分散液中的片层层数为6层，其在分散液中的尺寸(即对角边缘部位直线间的最大值)与纤维直径存在如下关系： L＝0.3πd。
(3)第一次氧化石墨烯涂层的涂覆：27℃温度下将步骤1得到的活化纤维浸入到步骤2 得到的氧化石墨烯分散液中，浸泡0.3h后清水洗涤干燥。重复此浸渍过程6次，得到氧化石墨烯涂覆纤维。
(4)稳定层的涂覆：60℃条件下将步骤3得到的纤维浸入到硅烷偶联剂/去离子水/无水乙醇混合溶液中，所用的硅烷偶联剂见表1，其中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1∶17，去离子水与无水乙醇的体积比为1∶18。反应5h后将纤维洗涤干燥，得到稳定层涂覆后的导电纤维。
(5)氧化石墨烯涂层的再次涂覆及还原：将步骤4得到的纤维按照步骤3的方法再次浸泡 6次。然后将干燥后的纤维加入去离子水中升温至80℃，加入还原剂氢碘酸，此时溶液以900 r/min的速度搅拌，该温度下还原4h得到导电纤维。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，其直径40μm，表面Si含量为4wt％，N含量为2wt％，C含量为73wt％，每缕(约400根)表面电阻为106Ω/cm。使用XPS测试发现，在 Si的特征精细谱中，存在两个峰值101.1eV和103.2eV，分别对应Si-O-C和Si-O-Si特征峰，两者的面积比为10∶1。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的表面电阻率在依照GB/T 3921.3标准洗涤50次后表面电阻增加值为12％。60℃时在浓度为5mol/L的NaCl/水强电解质溶液中洗涤10次，每次1h后，表面电阻相比于未处理时增加值为70％。
实施例7
(1)纤维的清洗以及活化纤维的制备：将UHMWPE纤维浸入丙酮中超声处理1h，然后清水洗涤并在室温下干燥；同时将多巴胺类物质加入配置好的pH为8的Tris-HCl缓冲溶液中，得到质量浓度为0.2wt％的多巴胺类物质活化液；最后将清洗后的UHMWPE纤维浸入配好的多巴胺类物质活化液中静置反应24h，得到活化纤维。
(2)氧化石墨烯分散液的配制：常温下将表面C＝O双键含量7％，C-O单键含量40％的氧化石墨烯粉末加入到水中，氧化石墨烯与水质量比为8wt％。对得到的溶液依次采取以下方式处理：400r/min的速度机械搅拌80min、冰水浴中超声处理50min；再使用硝酸将溶液的pH 调到1，制备得到均匀稳定的氧化石墨烯粉末分散液，此时氧化石墨烯在分散液中的片层层数为 8层，其在分散液中的尺寸(即对角边缘部位直线间的最大值)与纤维直径存在如下关系：L＝ 0.4πd。
(3)第一次氧化石墨烯涂层的涂覆：33℃温度下将步骤1得到的活化纤维浸入到步骤2 得到的氧化石墨烯分散液中，浸泡0.5h后清水洗涤干燥。重复此浸渍过程3次，得到氧化石墨烯涂覆纤维。
(4)稳定层的涂覆：50℃条件下将步骤3得到的纤维浸入到硅烷偶联剂/去离子水/无水乙醇混合溶液中，所用的硅烷偶联剂见表1，其中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1∶18，去离子水与无水乙醇的体积比为1∶16。反应6h后将纤维洗涤干燥，得到稳定层涂覆后的导电纤维。
(5)氧化石墨烯涂层的再次涂覆及还原：将步骤4得到的纤维按照步骤3的方法再次浸泡 3次。然后将干燥后的纤维加入去离子水中升温至70℃，加入还原剂氨水和水合肼，此时溶液以500r/min的速度搅拌，该温度下还原1h得到导电纤维。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，其直径27μm，表面Si含量为8wt％，N含量为4wt％，C含量为77wt％，每缕(约290根)表面电阻为103Ω/cm。使用XPS测试发现，在 Si的特征精细谱中，存在两个峰值101.1eV和103.2eV，分别对应Si-O-C和Si-O-Si特征峰，两者的面积比为20∶1。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的表面电阻率在依照GB/T 3921.3标准洗涤50次后表面电阻增加值为40％。60℃时在浓度为5mol/L的NaCl/水强电解质溶液中洗涤10次，每次1h后，表面电阻相比于未处理时增加值为80％。
实施例8
(1)纤维的清洗以及活化纤维的制备：将丙纶纤维浸入四氢呋喃中超声处理1h，然后清水洗涤并在室温下干燥；同时将多巴胺类物质加入配置好的pH为11的Tris-HCl缓冲溶液中，得到质量浓度为0.2wt％的多巴胺类物质活化液；最后将清洗后的丙纶纤维浸入配好的多巴胺类物质活化液中静置反应24h，得到活化纤维。
(2)氧化石墨烯分散液的配制：常温下将表面C＝O双键含量8％，C-O单键含量50％的氧化石墨烯粉末加入到二甲基甲酰胺(DMF)中，氧化石墨烯与二甲基甲酰胺(DMF)质量比为6wt％。对得到的溶液依次采取以下方式处理：500r/min的速度机械搅拌100min、冰水浴中超声处理 40min；再使用盐酸将溶液的pH调到6，制备得到均匀稳定的氧化石墨烯粉末分散液，此时氧化石墨烯在分散液中的片层层数为4层，其在分散液中的尺寸(即对角边缘部位直线间的最大值)与纤维直径存在如下关系：L＝0.3πd。
(3)第一次氧化石墨烯涂层的涂覆：30℃温度下将步骤1得到的活化纤维浸入到步骤2 得到的氧化石墨烯分散液中，浸泡0.3h后清水洗涤干燥。重复此浸渍过程6次，得到氧化石墨烯涂覆纤维。
(4)稳定层的涂覆：80℃条件下将步骤3得到的纤维浸入到硅烷偶联剂/去离子水/无水乙醇混合溶液中，所用的硅烷偶联剂见表1，其中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1∶12，去离子水与无水乙醇的体积比为1∶17。反应7h后将纤维洗涤干燥，得到稳定层涂覆后的导电纤维。
(5)氧化石墨烯涂层的再次涂覆及还原：将步骤4得到的纤维按照步骤3的方法再次浸泡 6次。然后将干燥后的纤维加入去离子水中升温至80℃，加入还原剂硼氢化钠，此时溶液以800 r/min的速度搅拌，该温度下还原3h得到导电纤维。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，其直径10μm，表面Si含量为9wt％，N含量为1wt％，C含量为79wt％，每缕(约50根)表面电阻为106Ω/cm。使用XPS测试发现，在Si的特征精细谱中，存在两个峰值101.1eV和103.2eV，分别对应Si-O-C和Si-O-Si特征峰，两者的面积比为22∶1。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的表面电阻率在依照GB/T 3921.3标准洗涤50次后表面电阻增加值为25％。60℃时在浓度为5mol/L的NaCl/水强电解质溶液中洗涤10次，每次1h后，表面电阻相比于未处理时增加值为180％。
实施例9
(1)纤维的清洗以及活化纤维的制备：将涤纶纤维浸入乙醇中超声处理1h，然后清水洗涤并在室温下干燥；同时将多巴胺类物质加入配置好的pH为8的Tris-HCl缓冲溶液中，得到质量浓度为0.1wt％的多巴胺类物质活化液；最后将清洗后的涤纶纤维浸入配好的多巴胺类物质活化液中静置反应24h，得到活化纤维。
(2)氧化石墨烯分散液的配制：常温下将表面C＝O双键含量4％，C-O单键含量51％的氧化石墨烯粉末加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，氧化石墨烯与N-甲基吡咯烷酮(NMP)质量比为7wt％。对得到的溶液依次采取以下方式处理：650r/min的速度机械搅拌120min、冰水浴中超声处理60min；再使用硫酸将溶液的pH调到3，制备得到均匀稳定的氧化石墨烯粉末分散液，此时氧化石墨烯在分散液中的片层层数为3层，其在分散液中的尺寸(即对角边缘部位直线间的最大值)与纤维直径存在如下关系：L＝0.2πd。
(3)第一次氧化石墨烯涂层的涂覆：23℃温度下将步骤1得到的活化纤维浸入到步骤2 得到的氧化石墨烯分散液中，浸泡0.1h后清水洗涤干燥。重复此浸渍过程4次，得到氧化石墨烯涂覆纤维。
(4)稳定层的涂覆：95℃条件下将步骤3得到的纤维浸入到硅烷偶联剂/去离子水/无水乙醇混合溶液中，所用的硅烷偶联剂见表1，其中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1∶18，去离子水与无水乙醇的体积比为1∶14。反应8h后将纤维洗涤干燥，得到稳定层涂覆后的导电纤维。
(5)氧化石墨烯涂层的再次涂覆及还原：将步骤4得到的纤维按照步骤3的方法再次浸泡 4次。然后将干燥后的纤维加入去离子水中升温至85℃，加入还原剂抗坏血酸，此时溶液以700 r/min的速度搅拌，该温度下还原2h得到导电纤维。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，其直径50μm，表面Si含量为6wt％，N含量为5wt％，C含量为80wt％，每缕(约500根)表面电阻为104Ω/cm。使用XPS测试发现，在 Si的特征精细谱中，存在两个峰值101.1eV和103.2eV，分别对应Si-O-C和Si-O-Si特征峰，两者的面积比为16∶1。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的表面电阻率在依照GB/T 3921.3标准洗涤50次后表面电阻增加值为40％。60℃时在浓度为5mol/L的NaCl/水强电解质溶液中洗涤10次，每次1h后，表面电阻相比于未处理时增加值为200％。
实施例10
(1)纤维的清洗以及活化纤维的制备：将芳纶纤维浸入四氢呋喃中超声处理1h，然后清水洗涤并在室温下干燥；同时将多巴胺类物质加入配置好的pH为10的Tris-HCl缓冲溶液中，得到质量浓度为0.2wt％的多巴胺类物质活化液；最后将清洗后的芳纶纤维浸入配好的多巴胺类物质活化液中静置反应24h，得到活化纤维。
(2)氧化石墨烯分散液的配制：常温下将表面C＝O双键含量7％，C-O单键含量39％的氧化石墨烯粉末加入到乙二醇中，氧化石墨烯与乙二醇质量比为8wt％。对得到的溶液依次采取以下方式处理：800r/min的速度机械搅拌30min、冰水浴中超声处理50min；再使用硝酸将溶液的pH调到5，制备得到均匀稳定的氧化石墨烯粉末分散液，此时氧化石墨烯在分散液中的片层层数为6层，其在分散液中的尺寸(即对角边缘部位直线间的最大值)与纤维直径存在如下关系：L＝0.4πd。
(3)导电涂层的涂覆：27℃温度下将步骤1得到的活化纤维浸入到步骤2得到的氧化石墨烯分散液中，浸泡0.5h后清水洗涤干燥。重复此浸渍过程6次，得到氧化石墨烯涂覆纤维。
(4)稳定层的涂覆：55℃条件下将步骤3得到的纤维浸入到硅烷偶联剂/去离子水/无水乙醇混合溶液中，所用的硅烷偶联剂见表1，其中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1∶20，去离子水与无水乙醇的体积比为1∶20。反应4h后将纤维洗涤干燥，得到稳定层涂覆后的导电纤维。
(5)氧化石墨烯涂层的再次涂覆及还原：将步骤4得到的纤维按照步骤3的方法再次浸泡 6次。然后将干燥后的纤维加入去离子水中升温至90℃，加入还原剂葡萄糖，此时溶液以900 r/min的速度搅拌，该温度下还原1h得到导电纤维。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，其直径30μm，表面Si含量为5wt％，N含量为2wt％，C含量为76wt％，每缕(约300根)表面电阻为105Ω/cm。使用XPS测试发现，在 Si的特征精细谱中，存在两个峰值101.1eV和103.2eV，分别对应Si-O-C和Si-O-Si特征峰，两者的面积比为28∶1。
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的表面电阻率在依照GB/T 3921.3标准洗涤50次后表面电阻增加值为20％。60℃时在浓度为5mol/L的NaCl/水强电解质溶液中洗涤10次，每次1h后，表面电阻相比于未处理时增加值为160％。
表3纤维性能
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，其特征在于从内到外依次包含纤维基层、多巴胺活化层、第一导电涂层、稳定层、第二导电涂层；其中纤维基层主要成分为不导电纤维聚合物，多巴胺活化层主要成分为多巴胺类活化物质，第一导电涂层和第二导电涂层的主要成分为氧化石墨烯，稳定层主要成分为硅烷偶联剂；稳定层与第一导电涂层以化学键接的方式连接，与第二导电涂层以物理方式连接，使得第一与第二导电涂层形成连贯的导电网络；
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维，表面Si含量为4～10wt％，N含量为1～5wt％，C含量为70～80wt％，表面电阻为107～102Ω/cm；
所述的高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的表面电阻率在依照GB/T 3921.3标准洗涤50次后表面电阻增加值为10～50％；60℃时下浓度为5mol/L的NaCl/水强电解质溶液中，洗涤10次，每次1h后，表面电阻相比于未处理时增加值为10～200％。
2.一种高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤是：
步骤1、纤维的清洗以及纤维进行多巴胺活化；
步骤2、氧化石墨烯分散液的配制：常温下将氧化石墨烯粉末加入到分散液中，先机械搅拌30～120min，搅拌速度为300～1000r/min，再在冰水浴中超声处理40～60min，再加入适量的酸溶液，得到均匀稳定的氧化石墨烯粉末分散液；
所述的氧化石墨烯在分散液中以单独的片状或堆叠状形式存在，氧化石墨烯在分散液中的片层层数为1～20层，其在分散液中的尺寸与纤维直径存在如下关系：0.1πd≤L≤πd；
步骤3、第一次氧化石墨烯涂层的涂覆：将步骤1得到的活化纤维浸入到步骤2得到的氧化石墨烯分散液中，浸泡0.1～0.5h，浸泡温度为20～40℃；然后将纤维洗涤干燥，重复此浸渍过程多次，得到氧化石墨烯涂覆纤维；
步骤4、稳定层的涂覆：将步骤3得到的纤维浸入到硅烷偶联剂/去离子水/无水乙醇混合溶液中，反应4～8h，反应温度为40～100℃，后将纤维洗涤干燥，得到稳定层涂覆后的导电纤维；
步骤5、氧化石墨烯涂层的再次涂覆及还原：将步骤4得到的纤维按照步骤3的方法再次浸泡2～8次；然后将干燥后的纤维加入去离子水中，再加入还原剂，在70～95℃温度下以500～1000r/min的转速搅拌还原1～4h，然后将纤维洗涤干燥，得到导电纤维。
3.如权利要求1所述的一种高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的制备方法，其特征在于步骤1所述纤维是指UHMWPE纤维、涤纶纤维、尼龙纤维、丙纶纤维、玻璃纤维或芳纶纤维中的一种。
4.如权利要求1所述的一种高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的制备方法，其特征在于步骤2所述的氧化石墨烯粉末其表面C＝O双键含量占总量(C＝O，C-O，C-C，C＝C数量之和)的3～9％，C-O单键含量占总量(C＝O，C-O，C-C，C＝C数量之和)的35～55％。
5.如权利要求1所述的一种高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的制备方法，其特征在于步骤2所述的分散液为水、乙醇、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲基甲酰胺(DMF)中的一种或几种的混合物。
6.如权利要求1所述的一种高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的制备方法，其特征在于步骤2所述的氧化石墨烯粉末占分散液重量的0.04～8％。
7.如权利要求1所述的一种高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的制备方法，其特征在于步骤2氧化石墨烯在分散液中的片层层数为1～15层，其在分散液中的尺寸与纤维直径存在如下关系：0.1πd≤L≤0.7πd。
8.如权利要求1所述的一种高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的制备方法，其特征在于步骤2所述的氧化石墨烯粉末分散液的pH值为1～6。
9.如权利要求1所述的一种高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的制备方法，其特征在于步骤4所述硅烷偶联剂的结构式如下：
其中X为氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基中的一种，Y为氨基或环氧基中的一种，n为0～10的自然数。
10.如权利要求1所述的一种高稳定性、耐电解质腐蚀导电纤维的制备方法，其特征在于步骤5所述还原剂为氨水、水合肼、氢碘酸、过硫酸钠、葡萄糖、抗坏血酸、硼氢化钠中的一种或两种的混合物。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114990683A (zh) * 2022-06-06 2022-09-02 华北电力大学（保定） 石墨烯涂层不锈钢阵列微孔纤维及其制备方法
CN116180453A (zh) * 2022-12-29 2023-05-30 天津富勤科技股份有限公司 一种多功能电子织物及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170046033A (ko) * 2015-10-20 2017-04-28 주식회사 아모그린텍 그라파이트 복합재료, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 차량용 전자제어 어셈블리
CN106854833A (zh) * 2016-12-30 2017-06-16 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种轻质抗静电超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法
CN107189495A (zh) * 2017-06-29 2017-09-22 铜陵市永创变压器电子有限公司 一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合材料及其制备方法
CN107629461A (zh) * 2017-10-19 2018-01-26 北京大学 一种针对惰性表面的高效修饰功能化手段
CN108126678A (zh) * 2017-12-29 2018-06-08 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种可再生的纳米碳材料涂覆纤维吸附剂及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170046033A (ko) * 2015-10-20 2017-04-28 주식회사 아모그린텍 그라파이트 복합재료, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 차량용 전자제어 어셈블리
CN106854833A (zh) * 2016-12-30 2017-06-16 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种轻质抗静电超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法
CN107189495A (zh) * 2017-06-29 2017-09-22 铜陵市永创变压器电子有限公司 一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合材料及其制备方法
CN107629461A (zh) * 2017-10-19 2018-01-26 北京大学 一种针对惰性表面的高效修饰功能化手段
CN108126678A (zh) * 2017-12-29 2018-06-08 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种可再生的纳米碳材料涂覆纤维吸附剂及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114990683A (zh) * 2022-06-06 2022-09-02 华北电力大学（保定） 石墨烯涂层不锈钢阵列微孔纤维及其制备方法
CN116180453A (zh) * 2022-12-29 2023-05-30 天津富勤科技股份有限公司 一种多功能电子织物及其制备方法

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