[发明专利]一种石墨烯型导电皮芯纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯型导电皮芯纤维，其特征在于，所述石墨烯型导电皮芯纤维的芯层为聚酯，皮层为石墨烯以及可选的碳纳米管与低熔点聚酯的复合材料。其制备方法包括：将石墨烯分散液连续涂覆于皮芯纤维表面，并采用热压法将石墨烯粘附于皮芯纤维表面，得到石墨烯型导电皮芯纤维；所述的石墨烯分散液含有石墨烯以及可选的碳纳米管。本发明的导电皮芯纤维具有较强的导电性能，针织物电导率最佳值为13.20S/m(20℃)，且涂层与纤维表面结合紧密、耐水洗牢度高。

技术领域

本发明属于导电聚酯纤维及其制备领域，特别涉及一种石墨烯型导电皮芯纤维及其制备方法。

背景技术

随着智能化的发展和普及，柔性智能可穿戴产品备受关注。导电纤维作为智能可穿戴织物的基础材料，在智能传感方面表现出良好的应用前景，是国内外学术界和产业界的竞争焦点。通过导电纤维制备的导电织物可探测人体微弱的电信号，并快速传输至终端芯片，完成人体心血管状态的实时检测，其可应用于医疗领域、社会保障领域的智能检测设备。同时，导电纤维在抗静电、电磁屏蔽领域应用广泛，具体可应用于石化系统、医疗系统、电子加工系统等的抗静电工作服，通过导电性能的优化，还可应用于IT系统、电力系统、军工系统的电磁屏蔽织物。因此，导电纤维的研究和开发具有广阔的应用需求。

目前，国内关于导电纤维表面涂覆技术的研究并不多，且大多直接用导电材料复合纺丝或使用粘结剂粘附导电材料制备导电纤维。专利ZL201610344381.4以活化石墨烯和羧化碳纳米管作为导电填料，以聚丙烯/高密度聚乙烯切片作为基体材料，经共混造粒、熔融纺丝制得复合导电纤维，此种方法，石墨烯和羧化碳纳米管的分散性难以控制，纳米粒子的团聚现象易降低纤维的导电性和可纺性，纤维的制成率低，且高含量的石墨烯和羧化碳纳米管价格昂贵，产品成本高；专利ZL201710424844.2采用化学镀方法在玻璃纤维织物和碳纤维织物表面分别镀金属(镍、铜、银、钴等等)得到导电复合纤维，导电性能及电磁屏蔽性能较好，但此种制备工艺存在改性困难、制作成本高、环境友好性差等问题，且镀金属纤维密度一般较大，不适合编织成穿戴织物；近年来用石墨烯、碳管、炭黑制备导电剂及导电纤维越来越热门，将石墨烯或碳管配置成分散液涂敷于纤维表面，纤维表现出了良好的导电性能，Bunshi fugetsu在他实验中用聚氨酯作为石墨烯与基体之间的粘接剂，一定程度上提高了石墨烯和纤维之间的结合能力，但聚氨酯与聚酯之间的结合力不强，导电纤维的耐洗牢度仍有待提高。

专利ZL201711042354.2将石墨烯分散于环氧树脂、乙醇胺、四氢呋喃等混合分散剂中制备石墨烯型导电剂，导电性能优异，分散效果较好；专利ZL201610474260.1将羧基化氧化石墨烯分散于N-N二甲基甲酰胺(DMF)中得到纺丝原液，最后通过湿法纺丝制得石墨烯纤维，乙醇胺、四氢呋喃、DMF等分散剂石墨烯分散效果较好，但这类试剂的残留对眼、皮肤和黏膜有一定的刺激性，而DMF本身更是具有一定的毒性，且此类溶剂后处理工艺繁琐，污染大，环境友好性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯型导电皮芯纤维及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种石墨烯型导电皮芯纤维，其特征在于，所述石墨烯型导电皮芯纤维的芯层为聚酯，皮层为石墨烯以及可选的碳纳米管与低熔点聚酯复合材料。

优选地，所述皮芯纤维皮层为低熔点聚酯，芯层为常规聚酯，皮芯比为2:8-4:6。

更优选地，所述低熔点聚酯熔点为150～180℃，聚酯熔点为255～265℃。

本发明提供了一种石墨烯型导电皮芯纤维的制备方法，其特征在于，将石墨烯分散液连续涂覆于皮芯纤维表面，并采用热压法将石墨烯粘附于皮芯纤维表面，得到石墨烯型导电皮芯纤维；所述的石墨烯分散液含有石墨烯以及可选的碳纳米管。