[发明专利]一种石墨烯高抗切割特种纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯高抗切割特种纤维及其制备方法，该方法包含：步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、碳纤维粉、玻璃纤维粉、氮化硅、氧化铝粉、粘结剂、分散剂；步骤2，将各原料通过高速搅拌机，搅拌混合均匀，制备石墨烯抗切割浆料；步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗切割浆料包覆在纤维之外；步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，得到石墨烯高抗切割特种纤维。本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯高抗切割特种纤维。本发明制备的石墨烯高抗切割特种纤维，能够达到抗切割5级标准，而且涂层牢固不脱落，成本低廉，可以应用在抗切割手套、抗切割服装等领域。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯抗切割纤维及其制备方法，具体地，涉及一种石墨烯高抗切割特种纤维及其制备方法。

背景技术

石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者尚未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的链接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品，几乎完全透明，却极为致密，不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法通过，导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。

石墨烯是一种性能优越的二维材料，当在普通纤维中添加一定比例的石墨烯及添加剂时，能够极大提高该复合纤维的防切割性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯抗切割纤维及其制备方法，制备方法简单，抗切割性能优异，可应用的领域广泛。

为了达到上述目的，本发明提供了一种石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、碳纤维粉、玻璃纤维粉、氮化硅、氧化铝粉、粘结剂、分散剂；步骤2，将各原料搅拌混合均匀，制备石墨烯抗切割浆料；步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗切割浆料包覆在纤维之外；步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，得到石墨烯高抗切割特种纤维。

上述的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的步骤1中，各原料按重量份数计包含：石墨烯材料1-8份，碳纤维粉10-60份、玻璃纤维粉5-30份、氮化硅10-50份、氧化铝粉5-60份，粘结剂1-30份，分散剂0.1-1份。

上述的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的石墨烯材料包含化学气相沉积法制备的石墨烯、二氧化碳超临界膨胀剥离石墨烯、化学氧化剥离的氧化石墨烯、偶联剂改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、溴代十二烷改性氧化石墨烯中的任意一种或多种。

上述的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的粘结剂包含甲基丙烯酸酯、环氧树脂、羧甲基纤维素、醋酸乙烯树脂中的任意一种或多种。

上述的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的分散剂包含聚乙烯醇、明胶、纤维素醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或多种。

上述的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的步骤3中，浸渍涂覆的方式是采用纱线上浆设备对纤维进行上浆处理。

上述的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的步骤3中，浸渍涂覆的设备采用纱线上浆机，以5-80m/min的速度对纤维进行上浆处理。

上述的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的纤维包含锦纶长丝、涤纶长丝、石墨烯锦纶长丝、石墨烯涤纶长丝中的任意一种或多种。

上述的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的步骤4中，烘干温度为30-150℃。