一種石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維及其制備方法，該制備方法包含：步驟1，制備改性石墨烯粉體材料；步驟2，將各原料裝入混料機中混料；步驟3，將混合料裝入擠出機，將混合料制備成顆粒均勻的功能粒料；步驟4，將功能粒料裝入紡絲機中，通過紡絲制得石墨烯復(fù)合功能纖維；步驟5，將石墨烯復(fù)合功能纖維纏繞在輥筒上備用；步驟6，將纖維按照要求纏繞成中空狀，將屏蔽物體置于中空處；步驟7，打開電源，將纖維中通電形成閉合電流，形成屏蔽層。本發(fā)明專利技術(shù)還提供了通過該方法制備的石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維。本發(fā)明專利技術(shù)制備的纖維具有良好的屏蔽效果，石墨烯的導(dǎo)電效果良好，屏蔽纖維使用耗電量小，節(jié)約資源，并且纖維強度高，抗拉伸性能好。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維及其制備方法
本專利技術(shù)涉及一種石墨烯復(fù)合功能性纖維及其制備方法，具體地，涉及一種石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維及其制備方法。
技術(shù)介紹
處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上。如果這個導(dǎo)體是中空的，當(dāng)它達到靜電平衡時，內(nèi)部也將沒有電場。這樣，導(dǎo)體的外殼就會對它的內(nèi)部起到“保護”作用，使它的內(nèi)部不受外部電場的影響，這種現(xiàn)象稱為靜電屏蔽。即電磁波傳播到電磁屏蔽材料表面時，利用屏蔽材料的反射、吸收、衰減等使電磁輻射場產(chǎn)生的電磁波不能進入被屏蔽區(qū)域。石墨烯具有電導(dǎo)率高、熱導(dǎo)率高、比表面積大、密度低等特點，其本征強度高達130GPa，常溫下的電子遷移率可達到15000cm2/(V·s)，是目前電阻率最小的材料之一。并且石墨烯具有室溫量子霍爾效應(yīng)和良好的鐵磁性，擁有獨特性能的石墨烯可以突破碳材料原有的局限，成為一種新型有效的電磁屏蔽和微波吸收材料。常用電磁屏蔽材料包括金屬材料、磁性材料、導(dǎo)電聚合物、碳基導(dǎo)電復(fù)合材料等，良好的電損耗與磁損耗賦予了它們優(yōu)異的電磁屏蔽性能。吸波材料是指能吸收投射到它表面的電磁波能量，并通過材料的介質(zhì)損耗電磁波能量轉(zhuǎn)換為熱能或其他形式的能量，一般由基體材料與吸收介質(zhì)復(fù)合而成。石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，是作電磁蔽的優(yōu)良材料。碳系材料的屏蔽作用主要取決于表面反射，而石墨烯的結(jié)構(gòu)有利于提高多次反射損耗。最早用于個人防護的服裝是金屬和纖維編織物，一般金屬纖維的混紡比例5％-20％，隨著后續(xù)軍事隱身技術(shù)的需要，吸波材料獲得巨大發(fā)展。申請?zhí)枮镃N202011105946.6，一種導(dǎo)電纖維增強的屏蔽材料及其制備方法的專利公開了一種導(dǎo)電纖維增強的屏蔽材料及與其相對應(yīng)的制備方法，其中，導(dǎo)電纖維增強的屏蔽材料，包括以下質(zhì)量組分的物質(zhì)：生膠100份；氧化鋅2-10份；硬脂酸2-10份；補強炭黑10-300份；交聯(lián)助劑0.2-5份；交聯(lián)劑0.2-10份；導(dǎo)電粉50-200份；導(dǎo)電纖維0.5-20份；軟化劑10-150份。本專利技術(shù)的屏蔽材料具有較好的力學(xué)性能和工藝性能，沖擊彈性好，拉伸強度高，并且價格低廉，因此廣泛應(yīng)用于汽車電控及轉(zhuǎn)向部件、電子器件、醫(yī)療設(shè)備用通信等領(lǐng)域。申請?zhí)枮镃N201922322243.8，一種耐磨損型電磁屏蔽功能纖維的專利公開了一種耐磨損型電磁屏蔽功能纖維，包括木纖維層板，所述木纖維層板的側(cè)壁固定連接有純膨脹石墨層，所述純膨脹石墨層的上表面固定連接有防護樹脂板，所述防護樹脂板的上表面設(shè)置有底板，所述底板的側(cè)壁底部位置固定連接有固定座，所述底板的設(shè)置為凹字形結(jié)構(gòu)，所述底板凹字形結(jié)構(gòu)的內(nèi)部均勻固定連接有多個下梯形緩沖塊，所述底板的上方設(shè)置有連接橫板，所述連接橫板的下表面均勻固定連接有多個上梯形緩沖塊，所述上梯形緩沖塊與下梯形緩沖塊相互卡接，所述上梯形緩沖塊與下梯形緩沖塊之間設(shè)置有空槽，所述空槽的內(nèi)部填充有隔音棉。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種石墨烯復(fù)合功能性纖維，主要解決的問題是將石墨烯均勻分散到纖維中，在纖維內(nèi)外形成一條導(dǎo)電碳層，當(dāng)有電流通過纖維時，可以較好的屏蔽外部信號，同時石墨烯的加入使得纖維具有一定的拉伸強度。為了達到上述目的，本專利技術(shù)提供了一種石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維的制備方法，其中，所述的方法包含：步驟1，制備改性石墨烯粉體材料；步驟2，將步驟1所得的改性石墨烯粉體材料與樹脂粉、第一添加劑、第二添加劑、第一助劑、第二助劑，依次裝入混料機，設(shè)置反應(yīng)溫度，持續(xù)混料；步驟3，將步驟2所得的混合料裝入擠出機中，設(shè)置擠出機的擠出速率、螺桿溫度，利用螺桿擠出機將混合料制備成顆粒均勻的功能粒料；步驟4，將步驟3所得的功能粒料裝入紡絲機中，設(shè)置紡絲機的噴絲速率、螺桿擠出轉(zhuǎn)速，通過紡絲制得石墨烯復(fù)合功能纖維；步驟5，將步驟4所得的石墨烯復(fù)合功能纖維纏繞在輥筒上備用；步驟6，根據(jù)屏蔽物體的外觀形狀，將石墨烯復(fù)合功能纖維按照要求纏繞成中空狀，將屏蔽物體置于中空處；步驟7，打開電源，將石墨烯功能纖維中通電形成閉合電流，形成屏蔽層，屏蔽外界電磁信號。上述的石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維的制備方法，其中，所述的步驟1中，改性石墨烯粉體材料的制備過程為：采用氧化還原法，首先將石墨、濃硫酸和硝酸鈉倒入反應(yīng)釜中，在冰浴中通過磁力攪拌均勻，加入高錳酸鉀繼續(xù)攪拌12小時，倒入有冰塊的容器中，加入過氧化氫溶液，過濾之后反復(fù)洗滌5-10次，采用冷凍干燥機進行干燥成粉體；采用的原料按質(zhì)量百分比計包含石墨60％-70％、濃硫酸5％-15％、硝酸鈉5％-15％、高錳酸鉀10％-15％、過氧化氫10％-20％。上述的石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維的制備方法，其中，所述的步驟2中，各原料按質(zhì)量百分比計包含：改性石墨烯粉體材料1％-5％，樹脂粉65％-75％，第一添加劑10％-15％，第二添加劑10％-15％，第一助劑1％-5％，第二助劑1％-5％。上述的石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維的制備方法，其中，所述的樹脂粉包含聚酰胺樹脂粉，粉體粒徑為2500-3000目。上述的石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維的制備方法，其中，所述的第一添加劑包含改性納米鐵粉；第二添加劑包含改性納米鎳粉。上述的石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維的制備方法，其中，所述的第一助劑為分散劑，包含聚乙烯蠟粉；第二助劑為相容劑，包含馬來酸酐。上述的石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維的制備方法，其中，所述的步驟2中，將各原料依次裝入混料機，設(shè)置反應(yīng)溫度范圍為50-100℃，持續(xù)混料3-6小時。上述的石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維的制備方法，其中，所述的步驟3中，擠出機的擠出速率為200-300g/min，螺桿溫度范圍為110-250℃。上述的石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維的制備方法，其中，所述的步驟4中，紡絲機的噴絲速率為100-150g/min，螺桿擠出轉(zhuǎn)速為80-120r/min。本專利技術(shù)還提供了通過上述的方法制備的石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維。本專利技術(shù)提供的石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維及其制備方法具有以下優(yōu)點：一是該纖維具有良好的屏蔽效果。二是石墨烯的導(dǎo)電效果良好，屏蔽纖維使用耗電量小，節(jié)約資源。三是該纖維的生產(chǎn)流程簡單，成本低，操作方便。四是纖維強度高，抗拉伸性能好。具體實施方式以下對本專利技術(shù)的具體實施方式作進一步地說明。本專利技術(shù)提供的石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維的制備方法，其包含：步驟1，制備改性石墨烯粉體材料；步驟2，將步驟1所得的改性石墨烯粉體材料與樹脂粉、第一添加劑、第二添加劑、第一助劑、第二助劑，依次裝入混料機，設(shè)置反應(yīng)溫度，持續(xù)混料；步驟3，將步驟2所得的混合料裝入擠出機中，設(shè)置擠出機的擠出速率、螺桿溫度等，利用螺桿擠出機將混合料制備成顆粒均勻的功能粒料；步驟4，將步驟3所得的功能粒料裝入紡絲機中，設(shè)置紡絲機的噴絲速率、螺桿擠出轉(zhuǎn)速等，通過紡絲制得石墨烯復(fù)合功能纖維；步驟5，將步驟4所得的石墨烯復(fù)合功能纖維纏繞在輥筒上備用；步驟6，根據(jù)屏蔽物體的外觀形狀，將石墨烯復(fù)合功能纖維按照要求纏繞成中空狀，將屏蔽物體置于中空處；本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維的制備方法，其特征在于，所述的方法包含：/n步驟1，制備改性石墨烯粉體材料；/n步驟2，將步驟1所得的改性石墨烯粉體材料與樹脂粉、第一添加劑、第二添加劑、第一助劑、第二助劑，依次裝入混料機，設(shè)置反應(yīng)溫度，持續(xù)混料；/n步驟3，將步驟2所得的混合料裝入擠出機中，設(shè)置擠出機的擠出速率、螺桿溫度，利用螺桿擠出機將混合料制備成顆粒均勻的功能粒料；/n步驟4，將步驟3所得的功能粒料裝入紡絲機中，設(shè)置紡絲機的噴絲速率、螺桿擠出轉(zhuǎn)速，通過紡絲制得石墨烯復(fù)合功能纖維；/n步驟5，將步驟4所得的石墨烯復(fù)合功能纖維纏繞在輥筒上備用；/n步驟6，根據(jù)屏蔽物體的外觀形狀，將石墨烯復(fù)合功能纖維按照要求纏繞成中空狀，將屏蔽物體置于中空處；/n步驟7，打開電源，將石墨烯功能纖維中通電形成閉合電流，形成屏蔽層，屏蔽外界電磁信號。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維的制備方法，其特征在于，所述的方法包含：
步驟1，制備改性石墨烯粉體材料；
步驟2，將步驟1所得的改性石墨烯粉體材料與樹脂粉、第一添加劑、第二添加劑、第一助劑、第二助劑，依次裝入混料機，設(shè)置反應(yīng)溫度，持續(xù)混料；
步驟3，將步驟2所得的混合料裝入擠出機中，設(shè)置擠出機的擠出速率、螺桿溫度，利用螺桿擠出機將混合料制備成顆粒均勻的功能粒料；
步驟4，將步驟3所得的功能粒料裝入紡絲機中，設(shè)置紡絲機的噴絲速率、螺桿擠出轉(zhuǎn)速，通過紡絲制得石墨烯復(fù)合功能纖維；
步驟5，將步驟4所得的石墨烯復(fù)合功能纖維纏繞在輥筒上備用；
步驟6，根據(jù)屏蔽物體的外觀形狀，將石墨烯復(fù)合功能纖維按照要求纏繞成中空狀，將屏蔽物體置于中空處；
步驟7，打開電源，將石墨烯功能纖維中通電形成閉合電流，形成屏蔽層，屏蔽外界電磁信號。


2.如權(quán)利要求1所述的石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維的制備方法，其特征在于，所述的步驟1中，改性石墨烯粉體材料的制備過程為：采用氧化還原法，首先將石墨、濃硫酸和硝酸鈉倒入反應(yīng)釜中，在冰浴中通過磁力攪拌均勻，加入高錳酸鉀繼續(xù)攪拌12小時，倒入有冰塊的容器中，加入過氧化氫溶液，過濾之后反復(fù)洗滌5-10次，采用冷凍干燥機進行干燥成粉體；采用的原料按質(zhì)量百分比計包含石墨60％-70％、濃硫酸5％-15％、硝酸鈉5％-15％、高錳酸鉀10％-15％、過氧化氫10％-20％。


3.如權(quán)利要求1所述的石墨烯復(fù)合功能性屏蔽纖維的制備方法，其特征...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：任國峰，馬立國，劉少華，
申請(專利權(quán))人：任國峰，
類型：發(fā)明
國別省市：河北;13