[发明专利]导电石墨烯纤维以及生产方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电石墨烯纤维以及该导电石墨烯纤维的生产方法和生产系统。

背景技术

导电纤维是需求量很大的一种纤维，与传统的导电材料相比，导电纤维柔软纤细，抗疲劳能力强，不容易由于达到疲劳极限而折断，并且，导电纤维还可以纺织成各种面料，用来为衣服采暖或者防静电。现有的导电纤维是外镀金属的纤维，甚至有的采用的金属丝作为导电纤维。对于采用外镀金属的纤维，其导电性能并不理想，并且在镀金属的过程中使用的化工原料还会对环境造成污染。而的金属丝作为导电纤维，传统的导电金属区别不大，如果在纺织面料的时候加入，面料在折叠时需要格外的注意，同时面料的舒适性也会大大下降。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种具有良好导电性能的导电石墨烯纤维。

为达到上述目的，本发明导电石墨烯纤维，包括线形的基体材料以及包覆在基体材料外的石墨烯导电涂层；所述石墨烯导电涂层按质量份计含有成分如下：石墨烯1～1.8份、导电炭黑7～25份、丙烯酸树脂40～50份。

本发明的导电石墨烯纤维，采用石墨烯和导电炭黑为导电剂，以丙烯酸树脂为粘结剂，使用的材料不会对自然环境造成污染。另外由于石墨烯是片状物，而导电炭黑是颗粒状。因此石墨烯导电涂层形成一种以片状石墨烯为导电骨架，导电炭黑镶嵌在片状石墨烯之间形成导电节点的状态，从而，本发明的导电能力比现有的外镀金属的纤维大大增强，其舒适性以及折叠加工性能比金属丝也大大增强。

为了达到上述目的，本发明导电石墨烯纤维生产方法包括如下步骤：纺纱、纱线喷涂、并丝、股线喷涂；其中，

所述纺纱步骤：将短纤维进行纺制，形成一根单丝长纤维；

所述纱线喷涂步骤：将所述单丝长纤维交替喷涂石墨烯油墨和导电炭黑油墨，形成石墨烯导电单丝；

所述并丝步骤：将所述石墨烯导电单丝复合成为一根股线；

所述股线喷涂步骤：将所述股线交替喷涂导电炭黑油墨和石墨烯油墨，形成导电石墨烯纤维。

进一步地，所述纱线喷涂步骤和所述股线喷涂步骤中还包括喷涂调整过程，所述喷涂调整过程包括：纱线电阻率测量步骤、喷涂速率调整步骤；其中，

所述纱线电阻率测量步骤：所述单丝长纤维或所述股线每经过一次石墨烯油墨喷涂或者导电炭黑油墨喷涂，进行一次电阻率测量；

所述喷涂速率调整步骤：若当前电阻率偏离预定电阻率范围，则调整下一次喷涂时的石墨烯油墨或者导电炭黑油墨的喷涂速率，若给当前电阻率在预定电阻率范围内，则保持下一次喷涂时的石墨烯油墨或者导电炭黑油墨的喷涂速率不变。

进一步地，所述纱线喷涂步骤和所述股线喷涂步骤中还包括均匀化处理步骤；

所述均匀化处理步骤：在喷涂过程中采用超声波震动装置引起单丝长纤维或股线的震动，混匀单丝长纤维上的石墨烯油墨和导电炭黑油墨，并且将石墨烯油墨和导电炭黑油墨在单丝长纤维上均匀分布。

进一步地，在所述纱线喷涂步骤和所述股线喷涂步骤之后还包括烘干步骤；

所述烘干步骤：将所述石墨烯导电单丝或所述石墨烯纤维进行若干次干燥工序；所述石墨烯导电单丝或所述石墨烯纤维每经过一次干燥工序，进行一次 湿度测量，若当前湿度偏离了预定的湿度范围，则对下一次的干燥工序进行调整，若当前的湿度在预定的湿度范围内，则保持下一次的干燥工序不变。

本发明导电石墨烯纤维制作方法，首先将短纤维纺织成单丝，并且然后将在单丝上交替喷涂石墨烯油墨和导电炭黑油墨，在单丝上首先形成导电涂层，从而再进行并丝之后能够提高整条导电纤维中导电剂的含量，提高其导电能力，由于并丝是将两条或者两条以上的单丝进行合并，形成股线，因此，单丝之间可能会存在不完全接触的部位，而这种不完全接触的部位会导致在该处的导电能力下降，因此，在并丝完成之后再次进行石墨烯油墨和导电炭黑油墨的喷涂，从而填满各单丝之间的缝隙，同时提高导电剂的含量，增强导电能力。

为达到上述目的，导电石墨烯纤维生产系统包括依次设置的纺纱机、纱线喷涂机、并丝机和股线喷涂机；其中

所述纺纱机用于将原料短纤维加工成为单丝长纤维；

所述纱线喷涂机包括若干石墨烯油墨喷涂装置和若干导电炭黑油墨喷涂装置；所述石墨烯油墨喷涂装置间隔设置，相邻两石墨烯油墨喷涂装置的间隔内设置有导电炭黑油墨喷涂装置；

所述并丝机用于将经过喷涂的单丝长纤维加工成为股线；