將石墨烯材料先加工成母粒,再通過熔融紡絲技術(shù),用母粒添加的方式進行紡絲,是生產(chǎn)石墨烯改性吸濕排汗滌綸長絲的主要方法。石墨烯改性聚酯母粒,由于PET經(jīng)過粉碎和重新造粒,分子量有所下降,同時石墨烯粉體的加入也一定程度上破壞了聚酯大分子的規(guī)整性,致使軟化點降低。為兼顧可紡性和吸濕排汗效果,石墨烯改性異形滌綸長絲的紡絲溫度要低于常規(guī)滌綸,紡絲溫度在280~282°C,無油絲粘度控制在0.06dL/g。石墨烯粉體在紡絲熔體中屬于雜質(zhì),會影響過濾器和組件的使用周期。若過濾精度過高,會縮短預過濾器的使用周期,若過濾精度過低,又會縮短組件周期。為保證平穩(wěn)生產(chǎn),組件壓力不能升高過快,同時兼顧熔體流變性能對異性度的影響,采用過濾精度為30um,組件起始壓力為12.0~13.0MPa,熔體的流變性能好,無飄絲斷頭等現(xiàn)象。異形纖維比表面積大,在紡絲及后加工過程中與設(shè)備接觸所產(chǎn)生的摩擦力大,易造成毛絲,因此,考慮石墨烯改性聚酯母粒添加量、纖維異性度及后紡的可加工性等諸多因素,為保證產(chǎn)品質(zhì)量和后加工平穩(wěn)性,紡絲速度控制在2700~2800m/min,纖維斷裂伸長控制在130%左右為宜。多功能、多類別、多層次、低功耗、低成本是石墨烯改性纖維被市場和消費者接受的關(guān)鍵。白色石墨烯復合滌綸短纖
在石墨烯添加量較低時,隨著石墨烯含量的增加,纖維的強度提高。在添加石墨烯粉體質(zhì)量分數(shù)為1.0%、纖維經(jīng)3.8倍拉伸后,石墨烯改性纖維的斷裂強度為2.8cN/dtex,斷裂伸長率為46.2%。石墨烯粉體的加入提高了纖維整體的取向性,有利于提高纖維抗靜電性能,在纖維高倍拉伸過程中石墨烯的取向度越高。在相同的石墨烯粉體含量條件下,提高石墨烯改性纖維的拉伸倍數(shù),可以有效地提升纖維的抗靜電性能。在添加石墨烯粉體質(zhì)量分數(shù)為1.0%,經(jīng)3.8倍拉伸后,石墨烯改性纖維的取向因子為0.92,體積比電阻為3.29*107Ω·cm。白色石墨烯復合錦綸長絲石墨烯粉體含量的增加可有效提高纖維的取向度,有利于提高纖維的抗靜電性能。
石墨烯容易團聚,在一般溶劑中的分散性較差,如何將石墨烯制備得到宏觀可見的纖維類材料的同時,又保留石墨烯獨特的優(yōu)異性能,成為目前開發(fā)石墨烯功能纖維的一大難題。石墨烯纖維的制備主要涉及純石墨烯纖維和石墨烯復合纖維兩大類。相對于紡制單純的石墨烯纖維難度較大且性能單一的缺陷,通過開發(fā)石墨烯與其他基體材料進行共混獲得復合纖維,這更利于石墨烯材料在紡織領(lǐng)域的用。根據(jù)與石墨烯進行混合基體材料的不同,石墨烯復合纖維可分為:石墨烯/聚合物復合纖維、石墨烯/無機金屬復合纖維、石墨烯/無機非金屬復合纖維三大類。
石墨烯改性錦綸纖維表面凹凸不平,較粗糙且均勻分布著顆粒,與常規(guī)錦綸纖維比,回潮率較高,斷裂強力與斷裂伸長較小,收縮率較低,仍具有良好的可織性。石墨烯復合纖維可制成花式紗線、毛條或長絲,通過多針道大圓機、人造毛皮機以及毛圈機等針織設(shè)備,結(jié)合不同結(jié)構(gòu)或花型生產(chǎn)各類針織毛呢產(chǎn)品。通過實驗研究煮呢、定型與蒸呢對產(chǎn)品性能的影響,結(jié)果顯示柔軟劑的種類以及高溫高壓的條件會對織物性能有一定的影響,特別是電學性能;采用正交試驗的方法研究后整理工藝,結(jié)果顯示后整理工藝在保證織物手感與風格的條件下,堅持低溫、平幅的原則。新型多功能薄型針織毛呢具有良好的保暖性能與除菌性能,抗靜電性能有所改善。當石墨烯改性錦綸在織物表面的覆蓋率越高時,織物的升溫速率越快,最高溫度值越大,紅外熱成像圖片的顏色更深,保溫率及單位克羅值都較大,織物具有遠紅外發(fā)射性能,同時,面料的抗靜電性能得到改善;隨著石墨烯改性錦綸質(zhì)量百分比的增加,針織毛呢的抑菌率隨之提高,石墨烯改性錦綸使針織毛呢具有較持久的除菌性能,且當石墨烯改性錦綸質(zhì)量分數(shù)達到18%,針織毛呢即有較好除菌性能。石墨烯改性錦綸纖維可應用于智能戶外紡織品、運動紡織品和特種紡織品等領(lǐng)域。
石墨烯是一種新型的納米材料,呈納米級的片膜狀結(jié)構(gòu),單層的厚度為0.35nm,約為頭發(fā)絲直徑的萬分之一。石墨烯是單層石墨的層片,是構(gòu)成石墨的基本單元。其獨特的二維單原子層狀晶體結(jié)構(gòu),使其具有優(yōu)異的特性:1、優(yōu)異的力學性能,強度、硬度高且彈性模量大;2、優(yōu)良的光學特性,透明度高且穩(wěn)定性好;3、優(yōu)異的導電性;4、較大的比表面積,穩(wěn)定性高,具備較佳的儲能性能;5、優(yōu)良的抑菌抑菌效果。因石墨烯優(yōu)異的物理化學性能,逐步成為紡織領(lǐng)域研究熱點,其被應用于功能纖維及智能紡織領(lǐng)域,比如抑菌性纖維及織物、遠紅外纖維以及智能服裝等。石墨烯在纖維領(lǐng)域研究的不斷深入,其優(yōu)異的比表面積使快速充電儲能材料的出現(xiàn)成為了可能,其電化學性能將使得多功能智能紡織品的研究得到極大的發(fā)展。隨著石墨烯制備工藝的不斷完善與簡化,石墨烯將得到更面積大推廣與應用,擁有更好的發(fā)展前景。羊毛/石墨烯改性滌綸混紡面料具有良好的力學性能、色牢度、抗靜電性和除菌抑菌性能。江蘇納米石墨烯改性錦綸纖維
石墨烯改性滌綸與普通滌綸比較,其力學性能變化較小,但比電阻大幅降低,有利于提高織物的抗靜電性能。白色石墨烯復合滌綸短纖
目前,關(guān)于石墨烯改性纖維材料的研究主要集中在石墨烯改性纖維的制備以及如何改善石墨烯改性纖維的力學性能,將石墨烯納米片層優(yōu)異的電學、熱學和光學性能賦予宏觀石墨烯改性纖維,而關(guān)于石墨烯改性纖維可紡性的研究較少。制備得到的石墨烯改性纖維雖然綜合性能優(yōu)異,但是,纖維可紡性較差,限制了石墨烯改性纖維在民用紡織服裝領(lǐng)域的進一步開發(fā)利用。以普通紡絲原液為基體,通過添加石墨烯分散液制備石墨烯改性纖維不僅可以有效解決高純度石墨烯纖維可紡性差的問題,而且石墨烯改性纖維具有優(yōu)異的抑菌性能、防紫外性能和遠紅外性能等,在功能紡織品領(lǐng)域展示出良好的應用前景。針對目前石墨烯改性纖維外觀多為單一黑色的問題,可以開發(fā)雙層或多層織物,由2組及2組以上的經(jīng)紗分別與2組及2組以上的緯紗進行交織,在組織結(jié)構(gòu)上可以分成表層和里層2個層面或多個層面。利用各層之間的相對性,開發(fā)出色彩豐富,種類多樣,具有特殊紋路效果的提花織物,如表里換層織物、接結(jié)雙層織物、空氣袋花紋織物、填芯凹凸紋織物和變層數(shù)多層織物等,實現(xiàn)石墨烯紡織品功能性和藝術(shù)性的完美結(jié)合。白色石墨烯復合滌綸短纖
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