采用共混改性的方法,先以石墨烯粉體與聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混擠出制備石墨烯母粒,再以石墨烯母粒和PET切片共混紡絲制備石墨烯改性PET纖維,研究了石墨烯粉體在石墨烯母粒中的過濾性,以及石墨烯添加量對改性PET纖維的機械性能、取向度以及抗靜電性能的影響.結(jié)果表明:石墨烯粉體在母粒中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0%時具有較好的過濾性能;石墨烯的引入會降低PET纖維的強度,但隨著石墨烯粉體添加量的增加,可以增強改性PET纖維的力學(xué)性能,同時可以提高纖維的整體取向性和抗靜電性能,且拉伸倍數(shù)的增加也可以有效地提升改性PET纖維的抗靜電性能;在石墨烯粉體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%、纖維經(jīng)3.8倍拉伸時,石墨烯改性PET纖維的斷裂強度為2.8cN/dtex,斷裂伸長率為46.2%,取向因子為0.92,體積比電阻為3.29×107Ω·cm.石墨烯改性紡織品在導(dǎo)電、防輻射、防紫外線、除菌、特殊防護和智能織物等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。江蘇民用石墨烯復(fù)合纖維供應(yīng)
石墨烯的電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)等性能優(yōu)異。采用傳統(tǒng)紡絲液為基體,添加穩(wěn)定分散的石墨烯懸浮液制備低石墨烯含量復(fù)合纖維,可有效解決高純度石墨烯纖維可紡性差的問題,為生產(chǎn)性能優(yōu)良的耐久性石墨烯功能紡織品奠定基礎(chǔ)。經(jīng)研究表明,石墨烯復(fù)合纖維的力學(xué)性能、電學(xué)性能以及光學(xué)性能都十分優(yōu)異,具有遠(yuǎn)紅外、抗靜電、除菌等特殊性能。目前針織毛呢的生產(chǎn)設(shè)計以美觀性、抗皺、易護理等方面為主,隨著人們觀念的轉(zhuǎn)變,輕薄、時尚、功能多樣的毛呢面料開發(fā)成為行業(yè)發(fā)展的一大方向。人們不僅希望衣物保暖,同時希望摒棄傳統(tǒng)毛呢服裝的臃腫和厚重,穿著更加舒適,這就要求毛呢面料不僅輕薄,還要有一定的保暖性能。另外,當(dāng)天氣干燥時服裝易產(chǎn)生靜電,特別是化纖類服裝,這樣的靜電會影響人的機體生理平衡,干擾人的情緒等。多功能性的輕薄毛呢面料亟待設(shè)計與開發(fā)。從以上可看出,石墨烯復(fù)合纖維具有優(yōu)異的遠(yuǎn)紅外等性能,能夠指導(dǎo)輕薄且保暖的針織毛呢的開發(fā)。另外,石墨烯復(fù)合纖維的良好電學(xué)性能可以降低針織毛呢產(chǎn)品靜電對人體的傷害,同時除菌性能又使得針織毛呢更加健康、衛(wèi)生。淺色納米石墨烯復(fù)合錦綸短纖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。
石墨烯的優(yōu)點是能賦予復(fù)合材料優(yōu)良的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、防輻射、抑菌等功能特性,具有遠(yuǎn)紅外功能,對6~14μm遠(yuǎn)紅外線的法向發(fā)射率達88%;具有抑菌功能,抑菌率達到99%;具有吸濕透氣功能,吸收皮膚散發(fā)的濕氣及汗液,使肌膚保持干爽;具有抗靜電功能,低的表面電阻率能將靜電荷迅速逸散,抑制和減少靜電荷;還可以作為納米增強多功能添加劑提高復(fù)合纖維的性能。缺點是石墨烯為黑色,無法實現(xiàn)靚麗顏色;材料中質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過3%,會使織物強力降。在錦綸纖維中加入1%的功能化石墨烯,聚酰胺遠(yuǎn)紅外輻照溫升為1.6℃,提高了聚合物的防遠(yuǎn)紅外功能。石墨烯梭織纖維由于石墨烯經(jīng)過炭化為黑色,錦綸纖維添加石墨烯后,纖維也是黑色,因此在加工淺色及漂白色時,受到石墨烯錦綸纖維的影響
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(fù)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(fù)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(fù)合纖維可分為:石墨烯/聚合物復(fù)合纖維、石墨烯/無機金屬復(fù)合纖維、石墨烯/無機非金屬復(fù)合纖維三大類。石墨烯改性纖維主要是對常規(guī)纖維的改性,改性后的纖維增加了多種功能,對拓寬纖維材料的應(yīng)用有重要意義。
近年來,隨著對石墨烯改性纖維不斷的深入研究,石墨烯改性纖維在紡織領(lǐng)域也獲得到了大面積的研究應(yīng)用,特別是在功能紡織品研究方面展現(xiàn)出勃勃生機,其導(dǎo)熱性、抑菌性、導(dǎo)電性、遠(yuǎn)紅外性能、防紫外性能及電磁屏蔽性能得到大面積認(rèn)可,各種功能性紡織品也不斷涌現(xiàn)在消費者面前。石墨烯具有極高導(dǎo)熱系,單層石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)可達5300W/mK,甚至有研究表明其導(dǎo)熱系數(shù)高達6600W/mK。與純石墨烯相比,氧石墨烯的導(dǎo)熱導(dǎo)率相對較低(0.14~2.87W/mK)。石墨烯改性纖維具有優(yōu)異的抑菌性能,用其制成的織物,就是抑菌織物。石墨烯基本沒有細(xì)胞毒性,相對于傳統(tǒng)的抑菌整理劑,因此石墨烯改性纖維更適合與人體皮膚直接接觸。石墨烯結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定,當(dāng)施加外部機械力時,碳原子面就彎曲變形,從而使碳原子不必重新排列來適應(yīng)外力,也就保持了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。這種穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)使碳原子具有優(yōu)良的導(dǎo)電性。石墨烯的這種優(yōu)良的導(dǎo)電性能應(yīng)用到紡織品上得到優(yōu)異的抗靜電或者導(dǎo)電織物。石墨烯改性纖維在服裝智能化方面的應(yīng)用,有望重新定義服裝與人之間的關(guān)系,是一片新的發(fā)展藍(lán)海。蘇州石墨烯改性短纖廠家
石墨烯改性纖維具有廣譜除菌、持久性、天然性,不會形成耐藥性,具有良好的生物兼容性。江蘇民用石墨烯復(fù)合纖維供應(yīng)
石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能,石墨烯粉體在纖維中取向度越高,越有利于纖維中形成導(dǎo)通的電子傳輸網(wǎng)絡(luò),從而提高纖維的抗靜電性能。在較低的拉伸倍數(shù)下,由于石墨烯粉體本身具有二維的取向性,因此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,在石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到1.0%,拉伸倍數(shù)為3.2時,纖維的體積電阻率由4.14*1010Ω·cm降低到3.06*108Ω·cm;在高拉伸倍數(shù)下,由于受纖維拉伸過程中聚合物變細(xì),使石墨烯粉體呈纖維方向排列,纖維的取向因子增加,同時纖維的體積電阻率相應(yīng)降低,在石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%、纖維拉伸倍數(shù)由3.2倍提高到3.8倍時,石墨烯改性纖維的體積電阻率降低到3.29*107Ω·cm。因此在增加石墨烯粉體含量的基礎(chǔ)上,通過提高纖維拉伸倍數(shù),可有效地使石墨烯片層材料取向,從而增加石墨烯片層之間的導(dǎo)通結(jié)構(gòu),提高纖維的抗靜電性能。江蘇民用石墨烯復(fù)合纖維供應(yīng)
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