一種碳納米管-石墨烯導電纖維制造技術

本發明專利技術公開了一種碳納米管?石墨烯導電纖維，所述碳納米管?石墨烯導電纖維的原材料包括水性碳納米管分散液、水性石墨烯分散液、去離子水、陰離子型分散劑、丙烯酸酯類共聚物乳液和助劑，所述碳納米管?石墨烯導電纖維由這些原材料按照一定的配比制成。本發明專利技術中的碳納米管?石墨烯導電纖維具有的導電性能優異，達到100?300Ω·cm

【技術實現步驟摘要】
一種碳納米管-石墨烯導電纖維
本專利技術涉及纖維
，尤其是一種碳納米管-石墨烯導電纖維。
技術介紹
導電纖維是通過電子傳導和電暈放電而消除靜電的功能性纖維，通常是指在標準狀態下，電阻率小于107Ω·cm的纖維即達到了導電纖維的要求，導電纖維制成的導電織物還具有優異的導電、導熱、屏蔽、吸收電磁波等功能，在各行各業都有廣泛的應用。根據導電纖維的組成成分的差異，可以分為金屬導電纖維，碳素導電纖維、有機高分子導電纖維和復合型導電纖維。目前常用制造導電纖維方法有兩類。一類是通過導電粒子與聚合物共混制備導電母粒，導電母粒再與成纖聚合物混煉紡絲。這種方法獲得的纖維一般具有良好的拉伸強度并可以通過后續加工得到卷曲變形的導電長絲。但是，這種方法制造的導電纖維一般表面電阻率只能達到104Ω·cm-1。另一類是以浸染方式給纖維原絲表面涂層使不導電纖維具備導電能力，由于導電成分在纖維表面，這種方法會在一定程度上降低纖維的強度及柔韌性，但可以獲得優于第一類方法的表面導電能力，所以使纖維在電熱與傳感領域更具應用價值。浸染所使用的染色漿料性能的優劣會嚴重影響導電纖維的導電導熱性能。纖維染色漿料一般含有導電粒子、水性樹脂、分散劑和助劑。常見導電粒子有金屬離子、炭黑、碳納米管；常見的水性樹脂有聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂，聚醚樹脂；常見的分散劑有陰離子型分散劑，非離子型分散劑；常見的助劑有穩定劑，黏膠、消泡劑、阻燃劑等。在常見導電粒子中，用含碳納米管的染色漿料制備的導電纖維具有最高的導電能力103Ω·cm-1-104Ω·cm-1，但依然很少達到500Ω·cm-1以內。碳納米管是一種只有數個到數十個納米長度的碳素材料，在1991年由日本的飯島澄男(SumioIijima)博士發現。由于碳納米管具有很好的物理化學性質，碳納米管分散液被廣泛用作導電添加劑、涂料及染料用來提高纖維材料的機械性能和導電能力。石墨烯是一種片狀二維碳素材料，在2004年由英國曼徹斯特大學的安德烈·海姆(AndreGeim)和康斯坦丁·諾沃肖洛夫(KonstantinNovoselov)兩位教授成功制備。石墨烯具有優異的物理化學性能，是目前世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，也是目前世上電阻率最小的材料，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s，比碳納米管或硅晶體高，而電阻率只約10-6Ω·cm，比銅或銀更低。因為它的電阻率極低，電子遷移的速度極快，通過將石墨烯作為導電添加劑添加到碳納米管染料中形成石墨烯與碳納米管“片-線”三維立體網絡導電結構可以增強染料的導電能力。然而，石墨烯作為導電添加劑加入現有的碳納米管染料中，纖維浸染后易使表面上漿量不均勻，進而使纖維的纖度不均，導電性能不穩定。過量的石墨烯亦會使纖維表面導電涂層容易脆裂，使用后導電能力衰減很快。
技術實現思路
為此，本專利技術提供一種碳納米管-石墨烯導電纖維，以解決現有技術中石墨烯作為導電添加劑加入現有的碳納米管染料中會使纖維原絲表面上漿量不均勻，導電性能不穩定，上漿后纖維纖度不均易脆裂的問題。為了實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：根據本專利技術，提供了一種碳納米管-石墨烯導電纖維，所述碳納米管-石墨烯導電纖維的原材料包括纖維原絲、水性碳納米管分散液、水性石墨烯分散液、去離子水、陰離子型分散劑、丙烯酸酯類共聚物乳液和助劑，所述碳納米管-石墨烯導電纖維由這些原材料按照一定的配比制成。進一步地，所述助劑包括膠黏劑和消泡劑。進一步地，當所述丙烯酸酯類共聚物乳液為100份時，所述水性碳納米管分散液為500-2000份，所述水性石墨烯分散液為300-1000份，所述陰離子型分散劑為10-60份，所述去離子水為50-1000份，所述膠黏劑為1-10份，所述消泡劑為1-10份，其中，份數為重量份。進一步地，當所述丙烯酸酯類共聚物乳液為100份時，所述水性碳納米管分散液為800-1600份，所述水性石墨烯分散液為400-800份，所述陰離子型分散劑為20-50份，所述去離子水為60-500份。進一步地，當所述丙烯酸酯類共聚物乳液為100份時，所述水性碳納米管分散液為1000-1500份，所述水性石墨烯分散液為500-600份，所述陰離子型分散劑為25-45份，所述去離子水為80-300份。進一步地，所述水性石墨烯分散液與所述水性碳納米管分散液的比例為0.3-0.8。進一步地，所述水性石墨烯分散液與所述水性碳納米管分散液的比例為0.5-0.6。進一步地，所述水性碳納米管分散液是指通過將碳納米管與去離子水混合，再添加分散劑與穩定劑，經過攪拌混合和研磨所獲得。進一步地，所述碳納米管是單層碳納米管、雙層碳納米管和多層碳納米管中的一種或者多種。進一步地，所述丙烯酸酯類共聚物乳液為丙烯酸酯類共聚物、去離子水、和有機溶劑組成的混合物，所述有機溶劑為乙醇，聚乙二醇和乙二醇丁醚中的一種或多種。本專利技術具有如下優點：本專利技術中的碳納米管-石墨烯導電纖維具有導電性能優異，達到100-300Ω·cm-1。染料中的碳納米管與石墨烯作為導電粒子能夠充分滲透到纖維原絲中并吸附包覆單根纖維表層，碳納米管-石墨烯染色漿料在纖維表面形成三維的導電網絡，增強了纖維的附著力，提高了其導電性能。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術的實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是示例性的，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖引申獲得其它的實施附圖。本說明書所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本專利技術可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本專利技術所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本專利技術所揭示的
技術實現思路
得能涵蓋的范圍內。圖1為根據一示范性實施例示出的一種碳納米管-石墨烯導電纖維的制造方法的流程示意圖。具體實施方式以下由特定的具體實施例說明本專利技術的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本專利技術的其他優點及功效，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。根據本專利技術實施例的第一方面，提供了一種碳納米管-石墨烯導電纖維，所述碳納米管-石墨烯導電纖維的原材料包括纖維原絲、水性碳納米管分散液、水性石墨烯分散液、去離子水、陰離子型分散劑、丙烯酸酯類共聚物乳液和助劑，所述碳納米管-石墨烯導電纖維由這些原材料按照一定的配比制成。其中，丙烯酸酯類共聚物乳液具有改善上漿過程中脫漿和粘并現象，使導電粒子更易附著到纖維原絲表面。并且根據本專利技術，制備染色漿料不再需要大量的水性樹脂，只需相對少量的丙烯酸酯類共聚物乳液即可提高本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種碳納米管-石墨烯導電纖維，其特征在于，所述碳納米管-石墨烯導電纖維的原材料包括纖維原絲、水性碳納米管分散液、水性石墨烯分散液、去離子水、陰離子型分散劑、丙烯酸酯類共聚物乳液和助劑，所述碳納米管-石墨烯導電纖維由這些原材料按照一定的配比制成。/n

【技術特征摘要】
1.一種碳納米管-石墨烯導電纖維，其特征在于，所述碳納米管-石墨烯導電纖維的原材料包括纖維原絲、水性碳納米管分散液、水性石墨烯分散液、去離子水、陰離子型分散劑、丙烯酸酯類共聚物乳液和助劑，所述碳納米管-石墨烯導電纖維由這些原材料按照一定的配比制成。


2.根據權利要求1所述的一種碳納米管-石墨烯導電纖維，其特征在于，所述助劑包括膠黏劑和消泡劑。


3.根據權利要求2所述的一種碳納米管-石墨烯導電纖維，其特征在于，當所述丙烯酸酯類共聚物乳液為100份時，所述水性碳納米管分散液為500-2000份，所述水性石墨烯分散液為300-1000份，所述陰離子型分散劑為10-60份，所述去離子水為50-1000份，所述膠黏劑為1-10份，所述消泡劑為1-10份，其中，份數為重量份。


4.根據權利要求3所述的一種碳納米管-石墨烯導電纖維，其特征在于，當所述丙烯酸酯類共聚物乳液為100份時，所述水性碳納米管分散液為800-1600份，所述水性石墨烯分散液為400-800份，所述陰離子型分散劑為20-50份，所述去離子水為60-500份。


5.根據權利要求3或者4所述的一種碳納米管-石墨烯導電纖維，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐學堅，高勤，邢平星，張笑，
申請(專利權)人：浙江日方納米生物技術有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33