[发明专利]一种石墨烯功能纤维及其制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯功能纤维，由包括如下质量百分数的原料制备得到：石墨烯粉体4‑18％、活性炭粉体4‑15％、载体树脂35‑76％、偶联剂4‑10％和分散剂12‑22％。其中，载体树脂作为纤维基材；联剂对粉体进行活化，增加粉体与树脂切片的界面相容性；分散剂增强粉体在树脂切片中的均匀分散。本发明所述的制备方法制备的墨烯功能纤维的性能更全面、更优越，且保证了制作成本问题，利于大规模生产。

技术领域

本发明属于石墨烯纤维生产技术领域，尤其是涉及一种石墨烯功能纤维及其 制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米 材料，其具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物 医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。 基于石墨烯的复合材料是石墨烯应用领域中的重要研究方向，具有广阔的应用前 景。目前石墨烯复合材料的研究主要集中在石墨烯聚合物复合材料和石墨烯基无 机纳米复合材料上。

目前市场上的石墨烯纤维有以植物秸秆为原材料，研发出生物质石墨烯，再 将生物质石墨烯与各类纤维复合，制备高性能复合纤维材料。现有的石墨烯纤维 制成的纤维材料功能性不够完备。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种通过熔融纺丝，采用适量矿物质石墨烯的添 加并配以合理的制造工艺，即可在纤维及纺织品中实现功能性更全面、更优越的 多种功能特性，同时提高产品的性价比的石墨烯功能纤维及其制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种石墨烯功能纤维，由包括如下质量百分数的原料制备得到：石墨烯粉体 4-18％、活性炭粉体4-15％、载体树脂35-76％、偶联剂4-10％和分散剂12-22％。

其中，载体树脂作为纤维基材；联剂对粉体进行活化，增加粉体与树脂切片 的界面相容性；分散剂增强粉体在树脂切片中的均匀分散。

进一步，所述石墨烯粉体的纯度大于99.5wt％，厚度为2-6nm，层数包括95％ 的5-8层和5％的8-10层，直径为1-2μm，密度为0.6g/cm³，电导率为0.5×10⁶s/m。

进一步，所述活性炭粉体的粒径为0.1-2μm。

进一步，所述的活性炭粉体为椰壳炭、木质炭、煤质炭中的一种或两种以上 的混合物。

进一步，所述偶联剂为硅烷、钛酸酯、铝酸酯或钛铝复合偶联剂中的一种。

进一步，所述分散剂为PE分子蜡、PP分子蜡或EVA中的一种。

进一步，所述载体树脂为聚酰胺、改性聚酰胺、PET或PP树脂中的一种。

本发明还提供了上述石墨烯功能纤维的制备方法，该方法包括如下步骤：

A、功能母粒是制备：

1)将石墨烯粉体和活性炭粉体分别进行烘干，保持粉体材料含水量在 40-50ppm；

2)将所述步骤1)烘干后的石墨烯粉体和活性炭粉体中加入偶联剂并搅拌， 对粉体进行活化；然后加入载体树脂并搅拌，再加入分散剂并搅拌；

3)将所述步骤2)中混合均匀的粉体经双螺杆造粒机熔融、挤出、冷却、 切粒，制成功能母粒；

B、功能纤维的纺丝：

1)将步骤A制成的功能母粒进行干燥，使其含水量小于30ppm；

2)向所述步骤1)得到的功能母粒中加入纤维级载体树脂切片，经过计量 泵控制功能母粒在纤维中的含量为2-8％；