[發明專利]一種復合纖維、制備方法及其用途

在審

• 申請號: 201710153981.7
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106930098A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 張金柱;王文平;張安;劉頂
• 申請（專利權）人: 山東圣泉新材料股份有限公司
• 主分類號: D06M11/74
• 分類號: D06M11/74;D06M15/05;D06M101/24;D06M101/28;D06M101/32;D06M101/34;D06M101/38
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟,侯桂麗

技術領域

本發明屬于纖維制備領域，具體涉及一種復合纖維、制備方法及其用途，特別涉及一種導電的復合纖維、制備方法及其用途。

背景技術

導電纖維的研制始于20世紀60年代，導電纖維通常是指在標準環境下(溫度20℃，濕度65％)，比電阻低于10⁷Ω·cm。其發展歷程大致包括4個階段：金屬纖維、碳纖維及含碳黑復合聚合物的復合型導電纖維，含有金屬鹽的導電纖維，導電高聚物導電纖維。雖然導電纖維得到了長足的發展，但也存在著一定的問題，如由金屬導電纖維和鍍金屬導電纖維制成的織物手感粗糙，舒適性較差，導電聚合物工藝較復雜，污染嚴重。再者，通過涂覆或者簡單的浸漬工藝制備的纖維或纖維制品的石墨烯的附著不牢固，洗滌多次后便失去附加的功能。因此，開發新的制備導電纖維的新方法具有重要意義和實際應用前景。

石墨烯是一種由單層sp2雜化碳原子組成的蜂窩狀結構的二維材料，具有許多優異的性能(高強、高導熱、高導電、高輕質)，同時也擁有大π共軛體系。自從2004年被發現起，石墨烯就成為了科學界的一大研究熱點。在對石墨烯的物理化學性質進行研究的同時，與石墨烯相關的復合材料層出不窮。

CN 105484016 A公開了一種石墨烯復合導電纖維的制備方法，首先使用有機溶劑處理常見的紡織高分子纖維；之后浸入堿液以及氧化石墨烯溶液中，使纖維表面充分接觸氧化石墨烯，再經干燥后將帶有氧化石墨烯涂層的纖維浸入含有還原劑的溶液中，得到石墨烯復合導電纖維。但所述方法工藝復雜，堿處理步驟損傷纖維，負載石墨烯之后，除了影響纖維的強度，還會造成石墨烯的附著牢固性差，所述纖維的導電性會因為水洗次數的增多而大幅衰減。

本領域需要開發一種復合纖維的制備方法，其與石墨烯復合后，能夠改進所述纖維的導電性或遠紅外等性能，同時保證纖維上復合的石墨烯的牢固性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復合纖維的制備方法，所述制備方法為將初生纖維在石墨烯類物質分散液中浸漬，之后經過冷卻、干燥，得到復合纖維。

優選地，所述浸漬的溫度范圍處于初生纖維材料的高彈態溫度。

將初生纖維浸漬在所述初生纖維材料的高彈態溫度的石墨烯類物質分散液中，其中高彈態是指材料處于玻璃化轉變溫度和黏流態溫度之間，到達材料的玻璃化轉變溫度能夠提高所述纖維中大分子的運動，使得結晶區向非結晶區轉化，使得非結晶區的空隙變大，使得結晶區與非結晶區之間區域的大分子間的空隙變大；同時分散在石墨烯類分散液中的石墨烯類物質的顆粒進入所述的空隙；隨后浸漬過的初生纖維冷卻，使得浸漬過程中進入所述空隙的石墨烯被固定在纖維內部，而因為粒徑較大被擋在空隙外部的石墨烯類物質會以包覆、貼合，甚至會以部分進入纖維內部，部分位于初生纖維外部的形式存在。

本領域技術人員應該明了，本發明所述的纖維內部和纖維外部是本領域公知的概念，也可以理解成組成纖維的大分子在空間聚集形成超分子結構，所述大分子聚集的內部存在結晶區、非結晶區、以及結晶區和非結晶區間的區域；而大分子聚集完畢形成的外側看做纖維的外部。

優選地，所述浸漬溫度至少比初生纖維材料的玻璃化轉變溫度高5℃以上。比纖維材料的玻璃化轉變溫度高5℃以上有利于纖維分子的蠕動，空隙張開的更迅速，石墨烯類物質進入空隙的時間更短。

優選地，所述石墨烯類物質分散液的濃度為0.1～5wt％，優選0.3～2wt％，例如0.3％、0.5％、0.8％、0.9％、1.3％、1.6％、1.8％、1.9％、1.5％、3％、3.6％、4％、4.5％等，優選0.3～2wt％。

優選地，所述石墨烯類物質分散液中的石墨烯類物質的粒徑為不大于20μm；優選為100nm～10μm，進一步優選200nm～5μm；例如30nm、150nm、190nm、230nm、260nm、290nm、330nm、460nm、590nm、630nm、760nm、890nm、930nm、1μm、3μm、8μm、11μm、13μm、18μm等。

優選地，所述浸漬時間為15～120min，例如16min、19min、23min、26min、32min、55min、66min、73min、78min、85min、88min、95min等。

優選地，所述石墨烯類物質分散液中添加有納米纖維素。

適量的納米纖維素的加入能夠提高將石墨烯類物質纏繞在所述纖維上，且納米纖維素的纏繞能夠提高所述復合纖維的強度。

優選地，所述納米纖維素的直徑不大于10nm，長徑比不小于10；