石墨烯是新世纪来比较受关注的新材料之一,因其具有超高的比表面积、优异的力学性能、高导电率、高导热率、阻燃性和高阻隔性而在诸多领域具有广泛应用前景。但对于连续纺丝而言,石墨烯强烈的团聚性会在纤维中形成缺陷,使得纺丝过程断丝、毛丝的现象增多。因而很多研究就是抑制石墨烯的堆叠,如采用氧化石墨烯聚合,进行表面改性或者加入分散剂。比如将石墨烯粉体和pet进行熔融共混挤出造粒,再进行纺丝。但是常规石墨烯粉体均是由多层石墨烯堆叠而成,而这种堆叠无法在螺杆挤出的混合作用下分离,进而严重影响可纺性和连续性?;蛘呓趸┙懈男裕稍锖笤俸蚿et进行共混造粒,并纺丝,虽然对氧化石墨烯改性有效降低了团聚,但是干燥后的改性粉体中石墨烯的团聚无法在熔融挤出的过程中解离,会导致纺丝板堵塞以及断丝现象。再或者用硅烷偶联剂对石墨烯进行处理,再和pet进行共混挤出。偶联剂能提高石墨烯和pet的相互作用,但是无法改变石墨烯堆叠的状态,纺丝的效果仍不好。综上,现阶段石墨烯改性涤纶纤维的制备始终无法从根本上解决石墨烯的堆叠问题,因而极大限制了高速、连续纺丝。石墨烯改性纤维是由石墨烯与各类纤维复合而成的一种智能多功能纤维新材料。苏州高性能纳米石墨烯改性纤维
石墨烯可赋予材料优良的电学、热学性能,用作纺织材料多功能纳米添加剂时,可增强面料的防辐射、抑菌、远红外等功能特性,在纺织领域显示出巨大的应用优越性。锦纶具有机械强度高、耐热、耐磨损、耐化学溶剂等优点,利用石墨烯对锦纶进行改性,制成石墨烯改性锦纶纤维,既能保留锦纶的自身优点,又将石墨烯的优良性能引入到了纺织材料中。石墨烯改性锦纶纤维可与棉、木代尔、竹浆纤维等混纺或交织,使纤维性能得到优化与互补。例如与棉纤维交织时,面料同时具有石墨烯等抑菌、远红外性能,锦纶的强度与耐久性,棉纤维的吸湿透气性。江苏浅色高性能石墨烯复合锦纶纤维石墨烯改性纤维具有很强的除菌性,灭菌率可达98%,且水洗100次后仍保持90%以上。
在石墨烯改性吸湿排汗异形涤纶长丝的假捻变形加工中,由于丝束比表面积大,且纤维表面分布着大量的石墨烯颗粒,使丝束与接触部件摩擦力及所受空气阻力增大。因此,石墨烯改性异形丝生产速度不宜太高,控制在500~600m/min较为合适。拉伸比过高时,丝束加工易产生毛丝、毛圈及毛团,断裂强度降低;拉伸比过低时,丝束易逃捻产生僵丝、卷曲不良、染色段斑等,实际生产中,拉伸比控制在1.60~1.65,丝束外观及吸湿排汗效果较好。纤维中石墨烯的加入,可一定程度影响大分子排列的规整性,降低了丝条的软化点和熔点,因此后加工假捻过程中,一热箱和第二热箱温度较常规涤纶长丝低。另外,为提高纤维的毛细效应,丝条应保持较低的卷曲收缩率,所以在满足变形条件下,一热箱应尽量偏低使用。第二热箱起到松弛热定型作用,能够消除纤维的内应力,温度不宜过高或过低。生产实际表明,石墨烯改性吸湿排汗异形涤纶长丝生产中,一热箱控制在175~180°C,第二热箱控制在160~170°C范围内为宜。
采用共混改性的方法,先以石墨烯粉体与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混挤出制备石墨烯母粒,再以石墨烯母粒和PET切片共混纺丝制备石墨烯改性PET纤维,研究了石墨烯粉体在石墨烯母粒中的过滤性,以及石墨烯添加量对改性PET纤维的机械性能、取向度以及抗静电性能的影响.结果表明:石墨烯粉体在母粒中质量分数为5.0%时具有较好的过滤性能;石墨烯的引入会降低PET纤维的强度,但随着石墨烯粉体添加量的增加,可以增强改性PET纤维的力学性能,同时可以提高纤维的整体取向性和抗静电性能,且拉伸倍数的增加也可以有效地提升改性PET纤维的抗静电性能;在石墨烯粉体质量分数为1.0%、纤维经3.8倍拉伸时,石墨烯改性PET纤维的断裂强度为2.8cN/dtex,断裂伸长率为46.2%,取向因子为0.92,体积比电阻为3.29×107Ω·cm.石墨烯改性纤维混纺时通过综合考虑织物风格、舒适性和功能性,调整织物的混纺比可以获得比较好的面料性能。
石墨烯织物是指石墨烯材料与普通纺织品有效结合,在保持纺织品各项基本性能的同时,具有石墨烯某一种或几种独特性质的纺织产品。石墨烯纺织品在导电、防辐射、防紫外线、抑菌、特殊防护和智能织物等领域都有巨大的应用前景。为此可将石墨烯应用于高级功能性面料加工上,如制备抑菌类保健织物,相对于传统的无机、有机抗菌剂,石墨烯基本没有细胞毒性,更适合与人体皮肤直接接触,具有亲肤养肤的作用,而且能保证抑菌效果会持续有效。目前市场上已有将石墨烯材料掺入高分子粉料中,通过现有纤维工厂进行熔融纺丝,生产出具备石墨烯多种功能的石墨烯复合纤维,如石墨烯复合涤纶、锦纶、氨纶、腈纶等长丝制品。将石墨烯复合纤维与精梳棉纱交织的保健型交织绸衬衫面料,而这类面料可充分发挥石墨烯纤维具有较强的抑菌除菌、除臭吸附、低温远红外发热等多项功能,加之发挥棉纤维具有良好的服用舒适性,可实现衬衫面料的高级化与保健化。借鉴色织衬衫面料加工的一般原理,开发出低特精梳棉纱与石墨烯改性长丝交织绸这类保健型衬衫面料,可填补市场上此类产品的空白。石墨烯改性纤维在面料中的含量达到50%以上时就具有鲜明的功能性指标。苏州高性能石墨烯改性纤维厂家
在相同的石墨烯粉体含量条件下,提高石墨烯改性纤维的拉伸倍数,可以有效地提升纤维的抗静电性能。苏州高性能纳米石墨烯改性纤维
石墨烯改性锦纶可纺性差,通过在开清棉工序混入一定比例的棉纤维,可解决石墨烯改性锦纶成卷困难的问题,通过在预并条工序并入一定比例的精梳棉,并结合开清工序混入的棉纤维比例来调整成纱的混纺比,得到棉石墨烯改性锦纶特定混纺比的混纺纱。在原棉纺设备上通过将细纱机改装为三罗拉网格圈负压式赛络集聚纺系统,得到成纱各项性能指标良好的功能性石墨烯改性锦纶混纺纱,为生产功能性纺织品面料提供原料。合理确定工艺参数及选用纺纱配件,保持良好的机械状态,保持各通道的光洁,提高生产管理水平和挡车工操作水平,是提高棉石墨烯改性锦纶混纺纱质量的有效措施。苏州高性能纳米石墨烯改性纤维
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