一種石墨烯導(dǎo)電復(fù)合纖維的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于紡織技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯導(dǎo)電復(fù)合纖維的制備方法。包括以下制備步驟：1）將麻纖維置于果膠酶溶液中常溫浸泡；然后將處理后的麻纖維繼續(xù)浸入到殼聚糖水溶液中浸泡，脫水、烘干；2）將制得的麻纖維浸泡在石墨烯分散液中，然后置于烘箱中烘干，即得石墨烯導(dǎo)電復(fù)合纖維。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于：1）本發(fā)明通過(guò)加入石墨烯纖維混紡，提高了麻纖維的強(qiáng)度和韌性，使得導(dǎo)電復(fù)合纖維的電阻率約10～103Ω·m，而常規(guī)纖維的電阻率約1014Ω·m。2）本發(fā)明的麻纖維經(jīng)生物酶改性處理后，可提高復(fù)合纖維的染色效果。
【專利說(shuō)明】
一種石墨烯導(dǎo)電復(fù)合纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于紡織技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯導(dǎo)電復(fù)合纖維的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)電纖維一直是功能性纖維的研究熱點(diǎn)，一般是指電阻率小于108Ω.cm的纖維，具有導(dǎo)電、電熱和防電磁輻射等功能，通常集中應(yīng)用于特殊場(chǎng)合中使用的抗靜電服或防電磁輻射服裝等領(lǐng)域。
[0003]導(dǎo)電纖維制造的主要方法包括，一種為常規(guī)纖維表面涂覆導(dǎo)電成分，另一種為導(dǎo)電材料與纖維原料混合，通過(guò)紡絲工藝制成導(dǎo)電纖維。纖維表面涂覆導(dǎo)電層法是將含有金屬、碳黑或金屬化合物的導(dǎo)電材料，涂覆于纖維表面制成導(dǎo)電纖維，也可將聚苯胺等導(dǎo)電高聚物通過(guò)原位聚合法吸附于纖維表面獲得導(dǎo)電纖維，上述方法制備的纖維導(dǎo)電性能突出，但耐水洗性及耐久性不夠理想。共混紡絲將導(dǎo)電粒子(主要為碳黑或金屬化合物)與非導(dǎo)電成分的主體聚合物進(jìn)行共混，通過(guò)熔融或濕法紡絲工藝制備復(fù)合導(dǎo)電纖維，在紡絲過(guò)程中，導(dǎo)電粒子極易產(chǎn)生團(tuán)聚，影響復(fù)合纖維的導(dǎo)電效果。
[0004]石墨烯是一種由碳原子以Sp2雜化軌道組成六角型呈蜂窩晶格的二維納米材料，具有完美的大η共軛體系和最薄的單層原子厚度(0.34nm)的結(jié)構(gòu)。由于其特殊的納米結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異的物理化學(xué)性能(高強(qiáng)、高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電、超輕質(zhì))而在生物醫(yī)學(xué)、儲(chǔ)能、傳感器和復(fù)合材料等諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛能。
[0005]將石墨烯與麻纖維復(fù)合，制備導(dǎo)電復(fù)合纖維的研究仍鮮有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯導(dǎo)電復(fù)合纖維的制備新方法。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的優(yōu)選技術(shù)方案為:一種石墨烯導(dǎo)電復(fù)合纖維的制備方法，該方法包括以下制備步驟:
1)將麻纖維置于果膠酶溶液中常溫浸泡;然后將處理后的麻纖維繼續(xù)浸入到殼聚糖水溶液中浸泡，脫水、烘干；
2)將步驟I)制得的麻纖維浸泡在石墨烯分散液中，然后置于烘箱中烘干，即得石墨烯導(dǎo)電復(fù)合纖維；
其中，所述的石墨烯分散液為羧基化石墨烯與N，N- 二甲基甲酰的混合物，羧基化石墨烯與叱1二甲基甲酰的質(zhì)量體積比為10011^:(50?1001^)。
[0008]優(yōu)選的，步驟I)中所述的果膠酶溶液的濃度為1?50g/L，浸泡時(shí)間為15?30分鐘;所述的殼聚糖水溶液濃度為10?20g/L，浸泡時(shí)間為I?3小時(shí)。
[0009]優(yōu)選的，所述的麻纖維與石墨烯分散液的質(zhì)量體積比為Ig:(5?20mL)，浸泡時(shí)間為I?3小時(shí)。
[0010]更優(yōu)選的，所述的羧基化石墨烯纖維由如下步驟制得:
I)將氧化石墨烯加入去離子水中，氧化石墨烯和去離子水的質(zhì)量體積比為Img: (I?3mL)，超聲分散0.5?2小時(shí)后，得到分散均勻的氧化石墨烯水溶液；
2)將分散均勻的氧化石墨烯水溶液與氯乙酸混合，所述氯乙酸與氧化石墨烯的質(zhì)量比為50: I，然后在攪拌速度為50?200轉(zhuǎn)/分鐘條件下，將混合溶液加熱到60?80 °C，保持其反應(yīng)0.5?3小時(shí)，冷卻至室溫，用濾膜過(guò)濾，干燥后得到羧基化氧化石墨烯；
3)將羧基化氧化石墨烯超聲分散于N，N-二甲基甲酰中。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于:I)本發(fā)明通過(guò)加入石墨烯纖維混紡，提高了麻纖維的強(qiáng)度和韌性，使得導(dǎo)電復(fù)合纖維的電阻率約10?103Ω.m，而常規(guī)纖維的電阻率約1014Ω.m。2)本發(fā)明的麻纖維經(jīng)生物酶改性處理后，可提高復(fù)合纖維的染色效果。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0013]實(shí)施例1
1)將Ig大麻纖維置于50mL濃度為10g/L果膠酶溶液中常溫浸泡30分鐘；然后將處理后的大麻纖維繼續(xù)浸入到50mL濃度為20g/L殼聚糖水溶液中浸泡I小時(shí)，脫水、烘干；
2)將制得的棉纖維浸泡在5mL石墨烯分散液中I小時(shí)，然后置于烘箱中烘干，即得石墨烯導(dǎo)電復(fù)合纖維。該石墨烯分散液為羧基化石墨烯與N，N- 二甲基甲酰的混合物，羧基化石墨稀與N ,N- 二甲基甲酰的質(zhì)量體積比為I OOmg: 5 OmL。
[0014]實(shí)施例2
1)將Ig大麻纖維置于50mL濃度為50g/L果膠酶溶液中常溫浸泡15分鐘；然后將處理后的大麻纖維繼續(xù)浸入到50mL濃度為I Og/L殼聚糖水溶液中浸泡3小時(shí)，脫水、烘干；
2)將制得的棉纖維浸泡在20mL石墨烯分散液中2小時(shí)，然后置于烘箱中烘干，即得石墨烯導(dǎo)電復(fù)合纖維。該石墨烯分散液為羧基化石墨烯與N，N- 二甲基甲酰的混合物，羧基化石墨稀與N ,N- 二甲基甲酰的質(zhì)量體積比為10mg:80mL。
[0015]實(shí)施例3
1)將Ig大麻纖維置于50mL濃度為30g/L果膠酶溶液中常溫浸泡20分鐘；然后將處理后的大麻纖維繼續(xù)浸入到50mL濃度為15g/L殼聚糖水溶液中浸泡2小時(shí)，脫水、烘干；
2)將制得的棉纖維浸泡在1mL石墨烯分散液中3小時(shí)，然后置于烘箱中烘干，即得石墨烯導(dǎo)電復(fù)合纖維。該石墨烯分散液為羧基化石墨烯與N，N- 二甲基甲酰的混合物，羧基化石墨稀與N,N- 二甲基甲酰的質(zhì)量體積比為10mg: 100mL。
[0016]實(shí)施例4
實(shí)施例1?3中的石墨烯纖維可通過(guò)如下步驟制得。
[0017]I)將10mg氧化石墨烯加入10mL去離子水中，超聲分散0.5小時(shí)后，得到分散均勻的氧化石墨烯水溶液；
2)往分散均勻的氧化石墨烯水溶液中加入5g氯乙酸混合，然后在攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分鐘條件下，將混合溶液加熱到80°C，保持其反應(yīng)0.5小時(shí)，冷卻至室溫，用濾膜過(guò)濾，干燥后得到羧基化氧化石墨烯；
3)取10mg羧基化氧化石墨稀超聲分散于50mLN,N- 二甲基甲酰中得到紡絲原液，最后通過(guò)濕法紡絲制得石墨烯纖維。
[0018]實(shí)施例5 實(shí)施例1?3中的石墨烯纖維也可通過(guò)如下步驟制得。
[0019]I)將10mg氧化石墨烯加入200mL去離子水中，超聲分散I小時(shí)后，得到分散均勻的氧化石墨烯水溶液；
2)往分散均勻的氧化石墨烯水溶液中加入5g氯乙酸混合，然后在攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘條件下，將混合溶液加熱到60°C，保持其反應(yīng)3小時(shí)，冷卻至室溫，用濾膜過(guò)濾，干燥后得到羧基化氧化石墨烯；
3)取10mg羧基化氧化石墨稀超聲分散于80mLN,N- 二甲基甲酰中得到紡絲原液，最后通過(guò)濕法紡絲制得石墨烯纖維。
[0020]實(shí)施例6
實(shí)施例1?3中的石墨烯纖維還可通過(guò)如下步驟制得。
[0021]I)將10mg氧化石墨烯加入300mL去離子水中，超聲分散2小時(shí)后，得到分散均勻的氧化石墨烯水溶液；
2)往分散均勻的氧化石墨烯水溶液中加入5g氯乙酸混合，然后在攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘條件下，將混合溶液加熱到70°C，保持其反應(yīng)2小時(shí)，冷卻至室溫，用濾膜過(guò)濾，干燥后得到羧基化氧化石墨烯；
3)取10mg羧基化氧化石墨稀超聲分散于10mLN,N- 二甲基甲酰中得到紡絲原液，最后通過(guò)濕法紡絲制得石墨烯纖維。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種石墨烯導(dǎo)電復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于:包括以下制備步驟: (1)將麻纖維置于果膠酶溶液中常溫浸泡;然后將處理后的麻纖維繼續(xù)浸入到殼聚糖水溶液中浸泡，脫水、烘干； (2)將步驟(I)制得的麻纖維浸泡在石墨烯分散液中，然后置于烘箱中烘干，即得石墨烯導(dǎo)電復(fù)合纖維； 其中，所述的石墨烯分散液為羧基化石墨烯與N，N- 二甲基甲酰的混合物，羧基化石墨烯與叱1二甲基甲酰的質(zhì)量體積比為10011^:(50?1001^)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯導(dǎo)電復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述的果膠酶溶液的濃度為10?50g/L，浸泡時(shí)間為15?30分鐘;所述的殼聚糖水溶液濃度為1?20g/L，浸泡時(shí)間為I?3小時(shí)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯導(dǎo)電復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于:所述的麻纖維與石墨烯分散液的質(zhì)量體積比為Ig: (5?20mL)，浸泡時(shí)間為I?3小時(shí)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯導(dǎo)電復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于:所述的羧基化石墨烯纖維由如下步驟制得: (1)將氧化石墨烯加入去離子水中，氧化石墨烯和去離子水的質(zhì)量體積比為Img:(I?3mL)，超聲分散0.5?2小時(shí)后，得到分散均勻的氧化石墨烯水溶液； (2)將分散均勻的氧化石墨烯水溶液與氯乙酸混合，所述氯乙酸與氧化石墨烯的質(zhì)量比為50:1，然后在攪拌速度為50?200轉(zhuǎn)/分鐘條件下，將混合溶液加熱到60?80°C，保持其反應(yīng)0.5?3小時(shí)，冷卻至室溫，用濾膜過(guò)濾，干燥后得到羧基化氧化石墨烯； (3)將羧基化氧化石墨烯超聲分散于N，N-二甲基甲酰中。
【文檔編號(hào)】D06M15/03GK106012090SQ201610469735
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月26日
【發(fā)明人】孫寧
【申請(qǐng)人】孫寧