石墨烯的电学、力学、热学等性能优异。采用传统纺丝液为基体,添加稳定分散的石墨烯悬浮液制备低石墨烯含量复合纤维,可有效解决高纯度石墨烯纤维可纺性差的问题,为生产性能优良的耐久性石墨烯功能纺织品奠定基础。经研究表明,石墨烯复合纤维的力学性能、电学性能以及光学性能都十分优异,具有远红外、抗静电、除菌等特殊性能。目前针织毛呢的生产设计以美观性、抗皱、易护理等方面为主,随着人们观念的转变,轻薄、时尚、功能多样的毛呢面料开发成为行业发展的一大方向。人们不仅希望衣物保暖,同时希望摒弃传统毛呢服装的臃肿和厚重,穿着更加舒适,这就要求毛呢面料不仅轻薄,还要有一定的保暖性能。另外,当天气干燥时服装易产生静电,特别是化纤类服装,这样的静电会影响人的机体生理平衡,干扰人的情绪等。多功能性的轻薄毛呢面料亟待设计与开发。从以上可看出,石墨烯复合纤维具有优异的远红外等性能,能够指导轻薄且保暖的针织毛呢的开发。另外,石墨烯复合纤维的良好电学性能可以降低针织毛呢产品静电对人体的伤害,同时除菌性能又使得针织毛呢更加健康、卫生。石墨烯改性纤维制成的各类纺织品正加速走进中国人的生活。江苏苏南高性能石墨烯改性锦纶长丝
石墨烯粉体由于其为片层材料,且本身的比表面积大,易于团聚,因此常利用表面修饰的方法对石墨烯表面进行修饰,来改善石墨烯粉体在有机体中的分散性,降低石墨烯粉体对纺丝过程的影响。随着母粒中石墨烯粉体含量的增加,过滤时组件压力增大,当母粒中石墨烯粉体含量质量分数为5.0%时,在1200目和1400目的不锈钢滤网时压力适中,且继续增加石墨烯粉体含量,过滤压力增幅较大,主要是由于石墨烯粉体含量的增加,石墨烯粉体易于团聚,导致石墨烯粉体在聚合物中分散困难。而在低石墨烯粉体含量的母粒中,石墨烯粉体易于分散,其过滤压力偏小,分散性主要受石墨烯本体片层粒径的影响。因此,综合考虑采用石墨烯粉体质量分数为5.0%的石墨烯母粒制备改性纤维。江南白色石墨烯改性长丝石墨烯的引入,有利于改善聚合物纤维的低温远红外、抗紫外线、抗静电、抑菌等诸多性能,增强纤维整体性能。
石墨烯改性功能面料:是由石墨烯改性纤维与其他纺织印染工艺结合。石墨烯改性功能面料的优势:石墨烯具有抑菌性,采用千分之几含量的改性石墨烯通过原位聚合工艺制取的尼龙和涤纶纤维材料,具有明显的抑菌性。石墨烯能吸收和辐射高达40%的远红外线,人体远红外线的吸收机制是通过人体组织的细胞分子中的碳-碳,碳-氢键,氧-氢键等的伸缩振动,其谐振波大部分在3-15微米,和远红外线的波长和振幅相同,引起共振共鸣。石墨烯加热发射的4-16微米远红外波,能有效生成身体细胞核酸蛋白质等生物分子等功能。服饰表面抗静电性能提高后,对于纺织品会造成一系列综合性能的提升,能将表电阻从1012提升到106,以人体皮表电阻一致。降低织物表面由于静电产生的长期聚集造成的灰尘粘附、污染物的粘附。经过检测,在模拟人体远红外波段的远红外辐照升温实验中,在实验时间内比其他面料升高了2.8左右(测试时环境温度为20)。所以适用于易归纳、轻盈便携和蓄热保暖为主打的轻型羽绒服、棉服。
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。或者将氧化石墨烯进行改性,干燥后再和pet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。石墨烯粉体在纤维中取向度越高,越有利于在纤维中形成导通的电子传输网络,从而提高纤维的抗静电性能。
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。石墨烯改性纤维不仅让服装更美观实用,而且还为服装智能化提供了材料基础。共混石墨烯改性涤纶长丝
可以采用石墨烯粉体质量分数为5.0%的石墨烯母粒来制备石墨烯改性PET纤维。江苏苏南高性能石墨烯改性锦纶长丝
纺织品抑菌机理:1、影响细菌细胞内代谢酶的活性;2、阻止细菌DNA复制与合成,阻碍孢子生长;3、与蛋白质反应,破坏细胞壁的合成。可利用抑菌材料改性普通纤维,将改性纤维纺纱后织成织物。石墨烯不仅具有导电性、导热性,还具有低温远红外功能和较强的抑菌性能。石墨烯改性纤维具有石墨烯的广谱抑菌性,其抑菌机理为:1、石墨烯通过破坏或氧化细胞内的结构或组分来扰乱微生物代谢性能;2、大量聚合的片层石墨烯把细胞包裹起来使其与外界环境隔离无法吸收营养,从而抑制细菌生长;3、其锋利的边缘对细菌进行物理切割,破坏了细菌的细胞膜从而达到抑菌作用;4、通过大规模直接抽提细胞膜上的磷脂分子来破坏细胞膜从而杀死细菌。江苏苏南高性能石墨烯改性锦纶长丝
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