本發(fā)明涉及一種石墨烯導(dǎo)電纖維制備工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)階段石墨烯導(dǎo)電纖維制造的主要方法包括，一種為常規(guī)纖維表面涂覆石墨烯等導(dǎo)電材料，另一種為石墨烯等導(dǎo)電材料與纖維原料混合，通過紡絲工藝制成導(dǎo)電纖維。共混紡絲將導(dǎo)電材料與非導(dǎo)電成分的主體聚合物進(jìn)行共混，通過熔融或濕法紡絲工藝制備復(fù)合導(dǎo)電纖維，在紡絲過程中，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。纖維表面涂覆導(dǎo)電層法是將含有石墨烯、碳黑等的導(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，但涂覆的導(dǎo)電材料很容易脫落，耐水洗性及耐久性均不夠理想。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明提供一種耐久性好的石墨烯導(dǎo)電纖維制備工藝。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種石墨烯導(dǎo)電纖維制備工藝，至少包括步驟：
s1：制備石墨烯漿料；
s2：采用涂敷工藝將制得的石墨烯漿料對芯纖維進(jìn)行涂覆，制得導(dǎo)電纖維；
s3：以150-350℃溫度焙烘制得的導(dǎo)電纖維。
進(jìn)一步的，所述的石墨烯漿料由石墨烯粉末和熱揮發(fā)性粘合劑組成；或，
所述的石墨烯漿料由石墨烯粉末、碳納米管粉末和熱揮發(fā)性粘合劑組成；或，
所述的石墨烯漿料由石墨烯粉末、碳黑和熱揮發(fā)性粘合劑組成；或，
所述的石墨烯漿料由石墨烯粉末、碳納米管、碳黑和熱揮發(fā)性粘合劑組成。
進(jìn)一步的，所述步驟s1中包括：
s11：取預(yù)定比例石墨烯、碳納米管和碳黑共0.1-10重量份，在攪拌狀態(tài)下以5-10重量份/分鐘的速度添加純凈水10-100重量份，添加后升溫至25℃～100℃，保持?jǐn)嚢瑁瑴囟群銣?0小時；
s12：以0.1-1重量份/分鐘的速度添加0.1-5重量份的粘合劑，添加后調(diào)節(jié)溫至25℃～100℃，保持?jǐn)嚢?，溫度恒?6-50小時。
進(jìn)一步的，所述芯纖維為熔融性纖維。
進(jìn)一步的，所述步驟s2中，所述涂敷工藝為軋染工藝、浸漬工藝、涂層工藝或段染工藝。
進(jìn)一步的，所述步驟s3中，還包括步驟：
s31：將步驟s2中制得的導(dǎo)電纖維放入焙烘機(jī)或熱定型機(jī)中；
s32：根據(jù)芯纖維材料設(shè)定焙烘溫度，焙烘2-10分鐘。
進(jìn)一步的，所述步驟s32中焙烘溫度：芯纖維為滌綸纖維時，焙烘溫度為200～260℃；芯纖維為腈綸纖維時，焙烘溫度為190～250℃；芯纖維為尼龍纖維時，焙烘溫度為220～270℃；芯纖維為玻璃纖維時，焙烘溫度為590～650℃；芯纖維為氨綸纖維時，焙烘溫度為190～230℃；芯纖維為丙綸纖維時，焙烘溫度為150～200℃；芯纖維為維綸纖維時，焙烘溫度為220～270℃；芯纖維為醋酸纖維時，焙烘溫度為230～350℃。
進(jìn)一步的，還包括將步驟s3中焙烘后的導(dǎo)電纖維水洗，水洗后烘干。
進(jìn)一步的，所述芯纖維包括內(nèi)層和外層，所述內(nèi)層為鍍銀導(dǎo)電纖維或碳纖維，所述外層為包附在內(nèi)層上的熔融纖維。
進(jìn)一步的，所述石墨烯、碳納米管和碳黑的比例為1：1：5。
本發(fā)明涉及的一種石墨烯導(dǎo)電纖維制備工藝，制備石墨烯漿料；用石墨烯漿料對芯纖維進(jìn)行涂覆，制得導(dǎo)電纖維；高溫焙烘導(dǎo)電纖維；芯纖維采用可熔融的化纖、包覆有可熔融化纖的鍍銀纖維或包覆有可熔融化纖的碳纖維作為芯纖維，再芯纖維外側(cè)涂覆石墨烯漿料，再進(jìn)行高溫焙烘，內(nèi)部芯纖維高溫熔融和表面的石墨烯漿料粘連，再進(jìn)冷卻后石墨烯漿料和芯纖維固結(jié)在一起。保證了導(dǎo)電材料不易脫落，耐水洗性及耐久性增強(qiáng)。
具體實(shí)施方式
下面對本發(fā)明的具體實(shí)施例的實(shí)施作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1
石墨烯導(dǎo)電纖維制備工藝，包括步驟：
s1：制備石墨烯漿料；
s2：用制得的石墨烯漿料，采用涂敷工藝對芯纖維進(jìn)行涂覆，制得導(dǎo)電纖維；
s3：以150-350℃溫度焙烘制得的導(dǎo)電纖維。
其中，制備石墨烯漿料的原料為石墨烯或以及石墨烯與碳納米管和碳黑中的一種或幾種，加入熱揮發(fā)性粘合劑，如：乙醇、聚乙二醇、聚氧化乙烯、羧甲基纖維素、羧甲基淀粉類中的一種或幾種；優(yōu)選的粘合劑為聚乙二醇。
其中，芯纖維為熔融性纖維，優(yōu)選的為滌綸纖維、腈綸纖維、尼龍纖維、玻璃纖維、氨綸纖維、丙綸纖維、維綸纖維、醋酸纖維中的一種或幾種；最優(yōu)選的，芯纖維為滌綸纖維。
其中，優(yōu)選的涂敷工藝為軋染工藝、浸漬工藝、涂層工藝或段染工藝；最優(yōu)選的涂敷工藝為涂層工藝。
優(yōu)選的焙烘溫度為：芯纖維為滌綸纖維時，焙烘溫度為200～260℃；芯纖維為腈綸纖維時，焙烘溫度為190～250℃；芯纖維為尼龍纖維時，焙烘溫度為220～270℃；芯纖維為玻璃纖維時，焙烘溫度為590～650℃；芯纖維為氨綸纖維時，焙烘溫度為190～230℃；芯纖維為丙綸纖維時，焙烘溫度為150～200℃；芯纖維為維綸纖維時，焙烘溫度為220～270℃；芯纖維為醋酸纖維時，焙烘溫度為230～350℃；
其中最優(yōu)選的，芯纖維為滌綸纖維時，焙烘溫度為240℃；芯纖維為腈綸纖維時，焙烘溫度為230℃；芯纖維為尼龍纖維時，焙烘溫度為250℃；芯纖維為玻璃纖維時，焙烘溫度為620℃；芯纖維為氨綸纖維時，焙烘溫度為210℃；芯纖維為丙綸纖維時，焙烘溫度為180℃；芯纖維為維綸纖維時，焙烘溫度為250℃；芯纖維為醋酸纖維時，焙烘溫度為330℃。
其中，焙烘時間為2-10分鐘，優(yōu)選的焙烘時間為4分鐘。
制備石墨烯漿料；用石墨烯漿料對芯纖維進(jìn)行涂覆，制得導(dǎo)電纖維；高溫焙烘導(dǎo)電纖維；芯纖維采用可熔融的化纖、包覆有可熔融化纖的鍍銀纖維或包覆有可熔融化纖的碳纖維作為芯纖維，再芯纖維外側(cè)涂覆石墨烯漿料，再進(jìn)行高溫焙烘，內(nèi)部芯纖維高溫熔融和表面的石墨烯漿料粘連，再進(jìn)冷卻后石墨烯漿料和芯纖維固結(jié)在一起。保證了導(dǎo)電材料不易脫落，耐水洗性及耐久性增強(qiáng)。
實(shí)施例2
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，制備石墨烯漿料的步驟包括：
s11：取的質(zhì)量比例為1:2:10的石墨烯粉末：碳納米管粉末：碳黑粉末，總共7質(zhì)量份，攪拌狀態(tài)下以6重量份/分鐘的速度添加純凈水60重量份，添加后升溫至55℃，保持?jǐn)嚢?，溫度恒?0小時；
s12：以0.35重量份/分鐘的速度添加3.5重量份的粘合劑，添加后調(diào)節(jié)溫至55℃，保持?jǐn)嚢瑁瑴囟群銣?7小時。
石墨烯、碳納米管和碳黑形成三維穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并解決了電熱膜長時間使用后發(fā)生的再石墨化問題，這三種材料形成骨架式網(wǎng)絡(luò)，由單純的面面接觸變?yōu)辄c(diǎn)點(diǎn)接觸，點(diǎn)線接觸，線面接觸，面面接觸相結(jié)合的方式，增加導(dǎo)電通路的同時，提高了骨架網(wǎng)絡(luò)電阻穩(wěn)定性?；ハ喙潭ɑハ嘀萍s的同時，為自由電子創(chuàng)造了很大的進(jìn)出空間，降低了石墨烯工作時存在的再石墨化效應(yīng)，緩解了電阻衰減，使得產(chǎn)品導(dǎo)電性能長久保持穩(wěn)定，克服同類產(chǎn)品長時間使用后功率衰減的問題。
實(shí)施例3
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，制備石墨烯漿料的步驟包括：
s11：取的質(zhì)量比例為1:10的石墨烯粉末：碳納米管粉末，總共6質(zhì)量份，攪拌狀態(tài)下以6重量份/分鐘的速度添加純凈水60重量份，添加后升溫至55℃，保持?jǐn)嚢?，溫度恒?0小時；
s12：以0.35重量份/分鐘的速度添加3.5重量份的粘合劑，添加后調(diào)節(jié)溫至55℃，保持?jǐn)嚢瑁瑴囟群銣?7小時。
石墨烯和碳納米管形成三維穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并解決了電熱膜長時間使用后發(fā)生的再石墨化問題，這兩種材料形成骨架式網(wǎng)絡(luò)，由單純的面面接觸變?yōu)榫€面接觸，面面接觸相結(jié)合的方式，增加導(dǎo)電通路的同時，提高了骨架網(wǎng)絡(luò)電阻穩(wěn)定性。
實(shí)施例4
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，制備石墨烯漿料的步驟包括：
s11：取的質(zhì)量比例為1:15的石墨烯粉末：碳黑粉末，總共6質(zhì)量份，攪拌狀態(tài)下以6重量份/分鐘的速度添加純凈水60重量份，添加后升溫至55℃，保持?jǐn)嚢瑁瑴囟群銣?0小時；
s12：以0.35重量份/分鐘的速度添加3.5重量份的粘合劑，添加后調(diào)節(jié)溫至55℃，保持?jǐn)嚢?，溫度恒?7小時。
石墨烯和碳黑均分分散后，與成纖高聚物形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，將碳黑和成纖高聚物填充在石墨烯片層之間，使用碳黑作為連接片層之間的連接劑，利用石墨烯的高導(dǎo)電特性，在原有碳系粉末的導(dǎo)電纖維基礎(chǔ)上提高纖維的導(dǎo)電性能。
實(shí)施例5
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，制備石墨烯漿料的步驟包括：
s11：取7質(zhì)量份的石墨烯粉末，攪拌狀態(tài)下以6重量份/分鐘的速度添加純凈水60重量份，添加后升溫至55℃，保持?jǐn)嚢瑁瑴囟群銣?0小時；
s12：以0.35重量份/分鐘的速度添加3.5重量份的粘合劑，添加后調(diào)節(jié)溫至55℃，保持?jǐn)嚢瑁瑴囟群銣?7小時。
實(shí)施例3
在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，將芯纖維進(jìn)行導(dǎo)電制備工藝若干次，其中導(dǎo)電制備包括依次進(jìn)行的涂漿工藝和焙烘；優(yōu)選的進(jìn)行導(dǎo)電制備工藝1-10次；最優(yōu)選的進(jìn)行導(dǎo)電制備工藝4次。
這樣可以增多表面石墨烯漿料的附著率，大幅度提高導(dǎo)電纖維的導(dǎo)電性能。
實(shí)施例4
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，考慮到粘合劑可能有一定量的殘留，因此還包括將步驟s3中焙烘后的導(dǎo)電纖維水洗，水洗后烘干。
實(shí)施例5
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，石墨烯導(dǎo)電纖維制備工藝，包括步驟：
s101：取鍍銀導(dǎo)電纖維或碳纖維，在其外表面上包附上滌綸纖維，制得芯纖維；
s102：將制備好的芯纖維外表面涂覆石墨烯漿料，將涂覆好的纖維以240℃的溫度焙烘3分鐘，制得初步導(dǎo)電纖維；
s103：將制備好的初步導(dǎo)電纖維涂覆石墨烯漿料，將涂覆好的纖維以240℃的溫度焙烘3分鐘；
s104：將s103中制得的纖維涂覆石墨烯漿料，將涂覆好的纖維以240℃的溫度焙烘3分鐘，制得導(dǎo)電纖維；
s105：將s104中制得的導(dǎo)電纖維水洗，水洗后烘干。
芯纖維內(nèi)部添加使用鍍銀導(dǎo)電纖維或碳纖維，達(dá)到了更好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱的性能，并且在焙烘過程中更好的提供了纖維的保形性。使得纖維能承受更大的張力，并有了更優(yōu)的強(qiáng)力。
以上，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。