石墨烯是新世紀(jì)來(lái)比較受關(guān)注的新材料之一,因其具有超高的比表面積、優(yōu)異的力學(xué)性能、高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱率、阻燃性和高阻隔性而在諸多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。但對(duì)于連續(xù)紡絲而言,石墨烯強(qiáng)烈的團(tuán)聚性會(huì)在纖維中形成缺陷,使得紡絲過(guò)程斷絲、毛絲的現(xiàn)象增多。因而很多研究就是抑制石墨烯的堆疊,如采用氧化石墨烯聚合,進(jìn)行表面改性或者加入分散劑。比如將石墨烯粉體和pet進(jìn)行熔融共混擠出造粒,再進(jìn)行紡絲。但是常規(guī)石墨烯粉體均是由多層石墨烯堆疊而成,而這種堆疊無(wú)法在螺桿擠出的混合作用下分離,進(jìn)而嚴(yán)重影響可紡性和連續(xù)性?;蛘邔⒀趸┻M(jìn)行改性,干燥后再和pet進(jìn)行共混造粒,并紡絲,雖然對(duì)氧化石墨烯改性有效降低了團(tuán)聚,但是干燥后的改性粉體中石墨烯的團(tuán)聚無(wú)法在熔融擠出的過(guò)程中解離,會(huì)導(dǎo)致紡絲板堵塞以及斷絲現(xiàn)象。再或者用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)石墨烯進(jìn)行處理,再和pet進(jìn)行共混擠出。偶聯(lián)劑能提高石墨烯和pet的相互作用,但是無(wú)法改變石墨烯堆疊的狀態(tài),紡絲的效果仍不好。綜上,現(xiàn)階段石墨烯改性滌綸纖維的制備始終無(wú)法從根本上解決石墨烯的堆疊問(wèn)題,因而極大限制了高速、連續(xù)紡絲。隨著石墨烯在纖維領(lǐng)域研究的不斷深入,其優(yōu)異的比表面積使快速充電儲(chǔ)能材料的出現(xiàn)成為了可能。白色高性能石墨烯復(fù)合錦綸長(zhǎng)絲
石墨烯改性纖維的抑菌機(jī)理是石墨烯可以破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜,導(dǎo)致胞內(nèi)物質(zhì)外流達(dá)到抑菌效果,使紡織品擁有的抑菌性能,對(duì)常見(jiàn)細(xì)菌的抑菌達(dá)到90%以上。納米級(jí)的石墨烯本身是連成一串的碳原子,就像一層很薄很密實(shí)的布。它們對(duì)付細(xì)菌的方式有3種:第一種是直接砍,由于石墨烯是納米級(jí)的,而細(xì)菌是微米級(jí),前者比后者小1000倍,石墨烯就如同一把很鋒利的刀,直接把細(xì)菌砍死;第二種是餓死細(xì)菌,納米級(jí)的石墨烯可以像布一般將細(xì)菌嚴(yán)密地包裹起來(lái),使細(xì)菌吸收不到營(yíng)養(yǎng),活活餓死;第三種是緩慢消亡,由于石墨烯太小,細(xì)菌會(huì)將石墨烯吞進(jìn)“肚”里,就像人吃了異物會(huì)拉肚子不舒服,導(dǎo)致細(xì)菌慢慢消亡。石墨烯改性纖維抑菌效果達(dá)到抑菌針織內(nèi)衣國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3A級(jí)以上,而且其性能在多次洗滌后抑菌效果不衰減。白色高性能石墨烯復(fù)合錦綸長(zhǎng)絲多功能、多類別、多層次、低能耗、低成本是石墨烯改性纖維被市場(chǎng)和消費(fèi)者接受的關(guān)鍵。
石墨烯改性錦綸纖維表面凹凸不平,較粗糙且均勻分布著顆粒,與常規(guī)錦綸纖維比,回潮率較高,斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長(zhǎng)較小,收縮率較低,仍具有良好的可織性。石墨烯復(fù)合纖維可制成花式紗線、毛條或長(zhǎng)絲,通過(guò)多針道大圓機(jī)、人造毛皮機(jī)以及毛圈機(jī)等針織設(shè)備,結(jié)合不同結(jié)構(gòu)或花型生產(chǎn)各類針織毛呢產(chǎn)品。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究煮呢、定型與蒸呢對(duì)產(chǎn)品性能的影響,結(jié)果顯示柔軟劑的種類以及高溫高壓的條件會(huì)對(duì)織物性能有一定的影響,特別是電學(xué)性能;采用正交試驗(yàn)的方法研究后整理工藝,結(jié)果顯示后整理工藝在保證織物手感與風(fēng)格的條件下,堅(jiān)持低溫、平幅的原則。新型多功能薄型針織毛呢具有良好的保暖性能與除菌性能,抗靜電性能有所改善。當(dāng)石墨烯改性錦綸在織物表面的覆蓋率越高時(shí),織物的升溫速率越快,最高溫度值越大,紅外熱成像圖片的顏色更深,保溫率及單位克羅值都較大,織物具有遠(yuǎn)紅外發(fā)射性能,同時(shí),面料的抗靜電性能得到改善;隨著石墨烯改性錦綸質(zhì)量百分比的增加,針織毛呢的抑菌率隨之提高,石墨烯改性錦綸使針織毛呢具有較持久的除菌性能,且當(dāng)石墨烯改性錦綸質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到18%,針織毛呢即有較好除菌性能。
目前,關(guān)于石墨烯改性纖維材料的研究主要集中在石墨烯改性纖維的制備以及如何改善石墨烯改性纖維的力學(xué)性能,將石墨烯納米片層優(yōu)異的電學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)性能賦予宏觀石墨烯改性纖維,而關(guān)于石墨烯改性纖維可紡性的研究較少。制備得到的石墨烯改性纖維雖然綜合性能優(yōu)異,但是,纖維可紡性較差,限制了石墨烯改性纖維在民用紡織服裝領(lǐng)域的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用。以普通紡絲原液為基體,通過(guò)添加石墨烯分散液制備石墨烯改性纖維不僅可以有效解決高純度石墨烯纖維可紡性差的問(wèn)題,而且石墨烯改性纖維具有優(yōu)異的抑菌性能、防紫外性能和遠(yuǎn)紅外性能等,在功能紡織品領(lǐng)域展示出良好的應(yīng)用前景。針對(duì)目前石墨烯改性纖維外觀多為單一黑色的問(wèn)題,可以開(kāi)發(fā)雙層或多層織物,由2組及2組以上的經(jīng)紗分別與2組及2組以上的緯紗進(jìn)行交織,在組織結(jié)構(gòu)上可以分成表層和里層2個(gè)層面或多個(gè)層面。利用各層之間的相對(duì)性,開(kāi)發(fā)出色彩豐富,種類多樣,具有特殊紋路效果的提花織物,如表里換層織物、接結(jié)雙層織物、空氣袋花紋織物、填芯凹凸紋織物和變層數(shù)多層織物等,實(shí)現(xiàn)石墨烯紡織品功能性和藝術(shù)性的完美結(jié)合。石墨烯改性纖維不僅讓服裝更美觀實(shí)用,而且還為服裝智能化提供了材料基礎(chǔ)。
將石墨烯材料先加工成母粒,再通過(guò)熔融紡絲技術(shù),用母粒添加的方式進(jìn)行紡絲,是生產(chǎn)石墨烯改性吸濕排汗滌綸長(zhǎng)絲的主要方法。石墨烯改性聚酯母粒,由于PET經(jīng)過(guò)粉碎和重新造粒,分子量有所下降,同時(shí)石墨烯粉體的加入也一定程度上破壞了聚酯大分子的規(guī)整性,致使軟化點(diǎn)降低。為兼顧可紡性和吸濕排汗效果,石墨烯改性異形滌綸長(zhǎng)絲的紡絲溫度要低于常規(guī)滌綸,紡絲溫度在280~282°C,無(wú)油絲粘度控制在0.06dL/g。石墨烯粉體在紡絲熔體中屬于雜質(zhì),會(huì)影響過(guò)濾器和組件的使用周期。若過(guò)濾精度過(guò)高,會(huì)縮短預(yù)過(guò)濾器的使用周期,若過(guò)濾精度過(guò)低,又會(huì)縮短組件周期。為保證平穩(wěn)生產(chǎn),組件壓力不能升高過(guò)快,同時(shí)兼顧熔體流變性能對(duì)異性度的影響,采用過(guò)濾精度為30um,組件起始?jí)毫?2.0~13.0MPa,熔體的流變性能好,無(wú)飄絲斷頭等現(xiàn)象。異形纖維比表面積大,在紡絲及后加工過(guò)程中與設(shè)備接觸所產(chǎn)生的摩擦力大,易造成毛絲,因此,考慮石墨烯改性聚酯母粒添加量、纖維異性度及后紡的可加工性等諸多因素,為保證產(chǎn)品質(zhì)量和后加工平穩(wěn)性,紡絲速度控制在2700~2800m/min,纖維斷裂伸長(zhǎng)控制在130%左右為宜。石墨烯改性纖維可紡性良好,可與各類纖維混紡或交織,同時(shí)保留石墨烯的低溫遠(yuǎn)紅外、抑菌、防靜電等功能。蘇州高性能納米石墨烯改性短纖廠家
石墨烯的加入可賦予尼龍產(chǎn)品新的特性,如導(dǎo)電、防紫外線、熱穩(wěn)定性提高等。白色高性能石墨烯復(fù)合錦綸長(zhǎng)絲
竹漿纖維屬于再生纖維素纖維,具有較好的除菌性能,自身的多孔結(jié)構(gòu)使其具備較好的吸濕透氣性,手感柔軟,色彩靚麗,但也存在纖維強(qiáng)力低、韌性不高、易撕裂、濕態(tài)下尺寸穩(wěn)定性差等不足。石墨烯改性滌綸具有良好的保溫性能,能促進(jìn)人體血液循環(huán)、緩解疲勞,迅速吸收人體皮膚散發(fā)的濕氣和汗液對(duì)含有苯環(huán)、甲醛等有機(jī)污染物也具有較高的吸附速度和容量。石墨烯改性滌綸的斷裂強(qiáng)度大于竹漿纖維。兩種纖維混合后的可紡性與竹漿纖維純紡相比變化不大,但成紗強(qiáng)力有不小的提高。竹漿纖維石墨烯改性滌綸混紡織物在實(shí)際生產(chǎn)中需面對(duì)以下難點(diǎn):漿紗機(jī)漿槽粘度的控制;漿紗分絞漿斑問(wèn)題;上漿率及紗線強(qiáng)力、毛羽等問(wèn)題;邊撐疵的控制和織造單紗疵點(diǎn)的控制;噴氣卷取裝置改造;面料顏色較深,在機(jī)布面質(zhì)量需嚴(yán)格監(jiān)控把關(guān);修織過(guò)程中修痕易形成二次疵點(diǎn)等。白色高性能石墨烯復(fù)合錦綸長(zhǎng)絲
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