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民用高性能石墨烯改性纤维

来源: 发布时间:2022年05月03日

石墨烯是一种新型的纳米材料,呈纳米级的片膜状结构,单层的厚度为0.35nm,约为头发丝直径的万分之一。石墨烯是单层石墨的层片,是构成石墨的基本单元。其独特的二维单原子层状晶体结构,使其具有优异的特性:1、优异的力学性能,强度、硬度高且弹性模量大;2、优良的光学特性,透明度高且稳定性好;3、优异的导电性;4、较大的比表面积,稳定性高,具备较佳的储能性能;5、优良的抑菌抑菌效果。因石墨烯优异的物理化学性能,逐步成为纺织领域研究热点,其被应用于功能纤维及智能纺织领域,比如抑菌性纤维及织物、远红外纤维以及智能服装等。石墨烯在纤维领域研究的不断深入,其优异的比表面积使快速充电储能材料的出现成为了可能,其电化学性能将使得多功能智能纺织品的研究得到极大的发展。随着石墨烯制备工艺的不断完善与简化,石墨烯将得到更面积大推广与应用,拥有更好的发展前景。目前用于石墨烯改性的纤维主要包括聚酯纤维、聚酰胺纤维和纤维素纤维。民用高性能石墨烯改性纤维

石墨烯改性纤维的抑菌机理是石墨烯可以破坏细菌的细胞膜,导致胞内物质外流达到抑菌效果,使纺织品拥有的抑菌性能,对常见细菌的抑菌达到90%以上。纳米级的石墨烯本身是连成一串的碳原子,就像一层很薄很密实的布。它们对付细菌的方式有3种:第一种是直接砍,由于石墨烯是纳米级的,而细菌是微米级,前者比后者小1000倍,石墨烯就如同一把很锋利的刀,直接把细菌砍死;第二种是饿死细菌,纳米级的石墨烯可以像布一般将细菌严密地包裹起来,使细菌吸收不到营养,活活饿死;第三种是缓慢消亡,由于石墨烯太小,细菌会将石墨烯吞进“肚”里,就像人吃了异物会拉肚子不舒服,导致细菌慢慢消亡。石墨烯改性纤维抑菌效果达到抑菌针织内衣国家标准3A级以上,而且其性能在多次洗涤后抑菌效果不衰减。江苏民用多功能石墨烯复合长丝厂家石墨烯改性纤维主要是对常规纤维的改性,改性后的纤维增加了多种功能,对拓宽纤维材料的应用有重要意义。

近年来,随着对石墨烯改性纤维不断的深入研究,石墨烯改性纤维在纺织领域也获得到了大面积的研究应用,特别是在功能纺织品研究方面展现出勃勃生机,其导热性、抑菌性、导电性、远红外性能、防紫外性能及电磁屏蔽性能得到大面积认可,各种功能性纺织品也不断涌现在消费者面前。石墨烯具有极高导热系,单层石墨烯的导热系数可达5300W/mK,甚至有研究表明其导热系数高达6600W/mK。与纯石墨烯相比,氧石墨烯的导热导率相对较低(0.14~2.87W/mK)。石墨烯改性纤维具有优异的抑菌性能,用其制成的织物,就是抑菌织物。石墨烯基本没有细胞毒性,相对于传统的抑菌整理剂,因此石墨烯改性纤维更适合与人体皮肤直接接触。石墨烯结构非常稳定,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形,从而使碳原子不必重新排列来适应外力,也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优良的导电性。石墨烯的这种优良的导电性能应用到纺织品上得到优异的抗静电或者导电织物。

石墨烯改性纤维材料研究与开发应用是当前我国纺织行业发展的重点,石墨烯被公认为是“彻底改变21世纪的新材料”,用石墨烯改性锦纶,制成的石墨烯锦纶既保留了锦纶的自身优点,又引入了石墨烯的优良特性。石墨烯锦纶具有抗静电、抗紫外线、抑菌抑菌、低温红外、耐磨耐腐等特点,应用领域大面积。石墨烯锦纶纤维可与棉、莫代尔、竹纤维、粘胶等纤维混合纺纱,使纤维特性得到优化与互补,织成的织物面料具有石墨烯的优良特性,同时耐磨保形、穿着舒适。但是,由于石墨烯锦纶纤维表面摩擦系数小、抱合力差,这不仅关系其后道加工能否顺利进行,严重影响其成纱质量,因此还需要对石墨烯锦纶纤维纺织品的开发以及产业化生产进行更深入的研究。石墨烯具有除菌性,且对细胞基本无毒性,并能起到保护皮肤的作用,使其免受细菌的侵害。

石墨烯具有优异的导电性能,石墨烯粉体在纤维中取向度越高,越有利于纤维中形成导通的电子传输网络,从而提高纤维的抗静电性能。在较低的拉伸倍数下,由于石墨烯粉体本身具有二维的取向性,因此石墨烯粉体含量的增加可有效提高纤维的取向度,有利于提高纤维的抗静电性能,在石墨烯质量分数增加到1.0%,拉伸倍数为3.2时,纤维的体积电阻率由4.14*1010Ω·cm降低到3.06*108Ω·cm;在高拉伸倍数下,由于受纤维拉伸过程中聚合物变细,使石墨烯粉体呈纤维方向排列,纤维的取向因子增加,同时纤维的体积电阻率相应降低,在石墨烯质量分数为1.0%、纤维拉伸倍数由3.2倍提高到3.8倍时,石墨烯改性纤维的体积电阻率降低到3.29*107Ω·cm。因此在增加石墨烯粉体含量的基础上,通过提高纤维拉伸倍数,可有效地使石墨烯片层材料取向,从而增加石墨烯片层之间的导通结构,提高纤维的抗静电性能。石墨烯改性纤维主要是对常规纤维的改性。改性后的纤维增加了多种功能,对拓宽纤维的应用领域有重要意义。苏州高性能纳米石墨烯改性长丝供应

羊毛/石墨烯改性涤纶混纺面料具有良好的力学性能、色牢度、抗静电性和除菌抑菌性能。民用高性能石墨烯改性纤维

随着石墨烯研究的发展,石墨烯材料已经成为过去五年世界科技发展的热点,随着其性能的深入研究,产业化应用未来必将是市场热点。随着人类日益增长的健康消费需求,由石墨烯研发的越来越多与人类健康息息相关的功能性纺织品将走进百姓生活。我国石墨烯复合材料在纺织上的应用研究处于优先地位,当前已经有很多成熟的产品面世,例如石墨烯改性锦纶纤维、石墨烯改性涤纶纤维、石墨烯改性晴纶纤维等复合纤维用于服装、家纺、内衣等。石墨烯复合纤维具有抑菌、抗紫外线、传导清凉等功能,在床上用品、沙发、窗帘等产品上有很大的应用空间。民用高性能石墨烯改性纤维

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