江苏苏州共混石墨烯复合涤纶短纤

时间:2022年08月05日 来源:

近年来,随着对石墨烯改性纤维不断的深入研究,石墨烯改性纤维在纺织领域也获得到了大面积的研究应用,特别是在功能纺织品研究方面展现出勃勃生机,其导热性、抑菌性、导电性、远红外性能、防紫外性能及电磁屏蔽性能得到大面积认可,各种功能性纺织品也不断涌现在消费者面前。石墨烯具有极高导热系,单层石墨烯的导热系数可达5300W/mK,甚至有研究表明其导热系数高达6600W/mK。与纯石墨烯相比,氧石墨烯的导热导率相对较低(0.14~2.87W/mK)。石墨烯改性纤维具有优异的抑菌性能,用其制成的织物,就是抑菌织物。石墨烯基本没有细胞毒性,相对于传统的抑菌整理剂,因此石墨烯改性纤维更适合与人体皮肤直接接触。石墨烯结构非常稳定,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形,从而使碳原子不必重新排列来适应外力,也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优良的导电性。石墨烯的这种优良的导电性能应用到纺织品上得到优异的抗静电或者导电织物。羊毛/石墨烯改性涤纶混纺织物可以采用羊毛/涤纶混纺织物的工艺进行生产。江苏苏州共混石墨烯复合涤纶短纤

石墨烯结构上为单层石墨的一个层片,可以以二维的单层片状结构状态在,这种特殊的纳米层叠结构使得石墨烯产生了许多优异的电子、物理与化学性能比如,石墨烯材料的比表面积较大,可达2630g/m;电子迁移率高,可达到20000cm2/(v·s);热导率高,高达5000W(/m·K);透明度高,弹性模量大,化学稳定性比较好。石墨烯正是基于上述这些优异的性能,使其具有较高的潜在应用推广价值,并成为新型材料的重要研究领域,未来将被应用于半导体、航空航天、能源存储、生物医药及日常生活纺织品等相关领域。由于石墨烯所具有的优异特性,在纺织行业中,越来越多的纺织学者将目光投向石墨烯及其氧化物的研究上。石墨烯的使用不仅可以赋予不同种类纤维或织物优异的导电、耐磨、除菌、防紫外线等性能,同时其本身无毒无害、绿色环保的特性,非常适应于我国环保型社会发展的趋势,使得多功能化、高附加值的织物层出不穷,有力推动了纺织服装行业朝着健康、环保节能的方向不断发展。江南共混石墨烯复合涤纶长丝多功能、多类别、多层次、低能耗、低成本是石墨烯改性纤维被市场和消费者接受的关键。

石墨烯具有优异的导电性能,石墨烯粉体在纤维中取向度越高,越有利于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。在较低的拉伸倍数下,由于石墨烯粉体本身具有二维的取向性,因此石墨烯粉体含量的增加可有效提高纤维的取向度,有利于提高纤维的抗静电性能,在石墨烯质量分数增加到1.0%,拉伸倍数为3.2时,纤维的体积电阻率由4.14*1010Ω·cm降低到3.06*108Ω·cm;在高拉伸倍数下,由于受纤维拉伸过程中聚合物变细,使石墨烯粉体呈纤维方向排列,纤维的取向因子增加,同时纤维的体积电阻率相应降低,在石墨烯质量分数为1.0%、纤维拉伸倍数由3.2倍提高到3.8倍时,石墨烯改性纤维的体积电阻率降低到3.29*107Ω·cm。因此在增加石墨烯粉体含量的基础上,通过提高纤维拉伸倍数,可有效地使石墨烯片层材料取向,从而增加石墨烯片层之间的导通结构,提高纤维的抗静电性能。

目前,关于石墨烯改性纤维材料的研究主要集中在石墨烯改性纤维的制备以及如何改善石墨烯改性纤维的力学性能,将石墨烯纳米片层优异的电学、热学和光学性能赋予宏观石墨烯改性纤维,而关于石墨烯改性纤维可纺性的研究较少。制备得到的石墨烯改性纤维虽然综合性能优异,但是,纤维可纺性较差,限制了石墨烯改性纤维在民用纺织服装领域的进一步开发利用。以普通纺丝原液为基体,通过添加石墨烯分散液制备石墨烯改性纤维不仅可以有效解决高纯度石墨烯纤维可纺性差的问题,而且石墨烯改性纤维具有优异的抑菌性能、防紫外性能和远红外性能等,在功能纺织品领域展示出良好的应用前景。针对目前石墨烯改性纤维外观多为单一黑色的问题,可以开发双层或多层织物,由2组及2组以上的经纱分别与2组及2组以上的纬纱进行交织,在组织结构上可以分成表层和里层2个层面或多个层面。利用各层之间的相对性,开发出色彩丰富,种类多样,具有特殊纹路效果的提花织物,如表里换层织物、接结双层织物、空气袋花纹织物、填芯凹凸纹织物和变层数多层织物等,实现石墨烯纺织品功能性和艺术性的完美结合。羊毛/石墨烯改性涤纶混纺面料具有良好的力学性能、色牢度、抗静电性和除菌抑菌性能。

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。随着生活水平和健康意识的逐年提高,以石墨烯材料为载体开发新型功能性纺织品,已成为石墨烯应用开发亮点。江苏民用石墨烯改性涤纶纤维

HealthTex是一款面向比较好的应用的纺织材料,其性能完全媲美石墨烯改性纤维。江苏苏州共混石墨烯复合涤纶短纤

石墨烯复合纤维主要用于研究开发功能性和高性能纤维两个领域。功能性纤维包括保暖保温、防紫外线、防静电、电磁屏蔽、抑菌防臭、导热等方面的复合纤维。高性能纤维包括高模量、轻质、高导电、超电容、高储能、高光导等方面的复合纤维以及今后可替代碳纤维的复合纤维。利用石墨烯对纤维改性是石墨烯开发的亮点。力求充分发挥石墨烯的优异特性,开发新型功能性纺织品,如抑菌、防臭、防紫外线、防静电、防火、防辐射功能性服装等;开发产业用纺织品,如导电、过滤、穿戴设备、航天航海用纺织品等。随着人们日益增长的健康消费需求,使用石墨烯等新材料的功能性纺织品将走进越来越多的老百姓的生活中,市场前景广阔。推进石墨烯与纺织业深度融合,往智能化、可穿戴、高科技的方向发展,已是应对新一轮科技变革的必然要求。江苏苏州共混石墨烯复合涤纶短纤

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