一种改性纤维制品、制备方法及其用途技术

本发明专利技术涉及一种改性纤维制品、制备方法及其用途，所述改性纤维制品含有改性纤维，所述改性纤维含有石墨烯类物质，粒径小于1μm的石墨烯类物质主要存在于所述改性纤维内部，粒径为1～20μm的石墨烯类物质主要存在于所述改性纤维的外部。本发明专利技术通过合理配合纤维内部和外部石墨烯类物质的分布，能够实现石墨烯类物质的均匀分布，尤其是在径向上的均匀分布；本发明专利技术通过在内部和外部同时分布不同粒径的石墨烯，增加了石墨烯的密度，提高了纤维的导电性；通过添加生物质石墨烯提高了纤维的远红外功能，使得人体穿戴后增强了微循环；本发明专利技术通过在纤维内部和外部，尤其是内部的结晶区也复合有石墨烯类物质，大大增加了石墨烯类物质的牢固度，提高了纤维的耐洗性。

Modified fiber product, preparation method and use thereof

The present invention relates to a modified fiber, preparation method and application thereof, the modified fiber products containing modified fiber, the modified fiber containing graphene material, graphene material particle size less than 1 mu m mainly existed in the modified fiber, particle size is 1 ~ graphene material 20 m are mainly external to the modified fiber. The reasonable distribution of fibers with internal and external graphene materials, graphene material can achieve uniform distribution, especially the uniform distribution in the radial direction; the invention also through the distribution of graphene with different particle size in both internal and external, increasing Shi Moxi's density, improve the conductivity of fiber; by adding biomass graphene improves the far infrared fiber, making the body wear after enhance microcirculation; the fiber internal and external, especially within the crystalline region of graphene composite material, greatly increasing the graphene material firmness, improve the wash fastness of the fiber.

【技术实现步骤摘要】
一种改性纤维制品、制备方法及其用途
本专利技术属于纤维制品制备领域，具体涉及一种改性纤维制品、制备方法及其用途，特别涉及一种导电的改性纤维制品、制备方法及其用途。
技术介绍
导电纤维的研制始于20世纪60年代，导电纤维通常是指在标准环境下(温度20℃，湿度65％)，比电阻低于107Ω·cm。其发展历程大致包括4个阶段：金属纤维、碳纤维及含碳黑复合聚合物的复合型导电纤维，含有金属盐的导电纤维，导电高聚物导电纤维。虽然导电纤维得到了长足的发展，但也存在着一定的问题，如由金属导电纤维和镀金属导电纤维制成的织物手感粗糙，舒适性较差，导电聚合物工艺较复杂，污染严重。再者，通过涂覆或者简单的浸渍工艺制备的纤维制品中，石墨烯的附着牢固度不够强，洗涤多次后便失去附加的功能。因此，开发新的制备导电纤维的新方法具有重要意义和实际应用前景。石墨烯是一种由单层sp2杂化碳原子组成的蜂窝状结构的二维材料，具有许多优异的性能(高强、高导热、高导电、高轻质)，同时也拥有大π共轭体系。自从2004年被发现起，石墨烯就成为了科学界的一大研究热点。在对石墨烯的物理化学性质进行研究的同时，与石墨烯相关的复合材料层出不穷。现有技术将石墨烯与纺织纤维复合，期望能够获得具有导电性和远红外等功能性纤维性纤维的同时，进一步保障石墨烯类物质在纤维上的牢固度，使其功能不因水洗次数的增多而大幅度衰减。本领域需要开发一种改性纤维制品，其与石墨烯类材料复合，能够提高所述纤维制品的导电性或远红外等性能，同时保证其牢固程度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改性纤维制品，所述改性纤维制品含有改性纤维，所述改性纤维含有石墨烯类物质，粒径小于1μm(例如0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm等)的石墨烯类物质主要存在于所述改性纤维内部，粒径为1～20μm(例如1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm等)的石墨烯类物质主要存在于所述改性纤维的外部。所述“主要”意指大部分，在某种程度上可以理解为80wt％以上，或90wt％以上，或95wt％以上。纤维是有大分子材料聚集得到的，大分子有规律的相互整齐稳定的排列成具有高度的几何规整性，成为结晶结构或结晶态。纤维大分子有规律的整齐排列的区域成为结晶区；在结晶区大分子链段排列规整，结构紧密，缝隙和孔洞较少，分子间结合力强。纤维大分子无规律地紊乱排列的区域为非结晶区，在非结晶区，大分子链段排列混乱，无规则，结构松散，有较多的缝隙和孔洞，相互结合力小。本专利技术所述间隙、空隙、孔洞可以相互替换，代表纤维内部的空隙。本专利技术通过在纤维内部和外部分布不同粒径的石墨烯类物质，能够同时提高石墨烯类物质在纤维上的附着牢固度，同时提高在纤维径向的分布均匀性。1～20μm的石墨烯类物质以包覆、贴合的方式存在于所述纤维的外部，一方面能够起到保证内部石墨烯类物质牢固存在的作用，另一方面还起到提高石墨烯类物质颗粒之间的接触，增加导电性的作用。优选地，所述粒径小于1μm的石墨烯类物质存在于所述改性纤维内部的结晶区、非结晶区、以及结晶区与非结晶区之间的间隙中的至少1处。优选地，所述改性纤维内部的结晶区存在石墨烯类物质，优选所述改性纤维内部的结晶区存在粒径小于1μm的石墨烯类物质。优选地，所述改性纤维内部的结晶区、非结晶区、以及结晶区与非结晶区之间的间隙均存在石墨烯类物质；优选地，所述改性纤维制品中石墨烯类物质总质量为纤维制品总质量的0.5～3wt％，例如0.6wt％、0.7wt％、0.9wt％、1wt％、1.6wt％、1.8wt％、2.4wt％等。优选地，所述石墨烯类物质包括石墨烯、生物质石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯衍生物的任意1种或至少2种的混合，优选石墨烯和/或生物质石墨烯。优选地，所述石墨烯衍生物包括元素掺杂石墨烯或官能团化石墨烯物中的任意1种或至少2种的组合。优选地，所述改性纤维外部存在的石墨烯类物质的粒径为2～10μm。。优选地，当所述石墨烯类物质为石墨烯和/或生物质石墨烯时，所述改性纤维制品中改性纤维的比电阻≤1×105Ω·cm，例如1×104Ω·cm、4×104Ω·cm、7×104Ω·cm、9×104Ω·cm、1×103Ω·cm、5×103Ω·cm、8×103·cmΩ、1×102Ω·cm、1×10Ω·cm等。优选地，当所述石墨烯类物质为石墨烯和/或生物质石墨烯时，所述改性纤维制品中改性纤维水洗50次之后，其比电阻≤1×105Ω·cm，例如1×104Ω·cm、4×104Ω·cm、7×104Ω·cm、9×104Ω·cm、1×103Ω·cm、5×103Ω·cm、8×103Ω·cm、1×102Ω·cm、1×10Ω·cm等。优选地，当所述石墨烯类物质为氧化石墨烯和/或生物质石墨烯时，所述纤维制品水洗50次之后，其远红外法向发射率不低于0.85，例如不低于0.87，不低于0.88，不低于0.90。在本专利技术所述的技术方案中，对所述改性纤维制品没有具体限定。优选地，所述改性纤维制品包括改性纤维、包含改性纤维的纱线和包含改性纤维的织物中的任意1种或至少2种的组合。进一步说，纤维制品可以是纤维，可以是纱线，也可以是面料；即可以是纤维浸渍石墨烯溶液，可以是纱线浸渍石墨烯溶液，可以是面料浸渍石墨烯溶液。优选地，所述改性纤维包括改性涤纶纤维、改性锦纶纤维、改性氨纶纤维、改性芳纶纤维、改性腈纶纤维、改性PVA纤维、改性再生纤维素纤维。优选地，所述包含改性纤维的纱线由所述改性纤维单纺，混纺或与未改性纤维混纺得到。优选地，所述包含改性纤维的织物由所述改性纤维，所述包含改性纤维的纱线制成。为了进一步提高所述改性纤维制品的强度和石墨烯类物质的牢固性，还可以向本专利技术提供的改性纤维制品的改性纤维中复合纳米纤维素。适量的纳米纤维素的加入能够提高将石墨烯类物质缠绕在所述纤维上，且纳米纤维素的缠绕能够提高所述改性纤维制品的强度。优选地，所述改性纤维制品的改性纤维中复合有纳米纤维素。优选地，所述纳米纤维素缠绕在所述改性纤维的内部和/或外部。本专利技术通过纳米纤维素通过高的长径比和小的直径，将外部石墨烯类物质与纤维内部结晶区或纤维内部石墨烯类物质进行捆绑或者搭接，使得外部石墨烯类物质不易脱落。本专利技术目的之二是提供一种如目的之一所述的改性纤维制品的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)将未改性的纤维制品在粒径小于1μm的石墨烯类物质分散液中，进行第一次浸渍，得到浸渍有粒径小于1μm的石墨烯类物质的纤维制品；(2)将步骤(1)得到的浸渍有粒径小于1μm的石墨烯类物质的纤维制品在粒径为1～20μm的石墨烯类物质分散液中，进行第二次浸渍，之后经过冷却、干燥，得到处理后的纤维制品。将未改性的纤维制品浸渍在粒径小于1μm的石墨烯类物质分散液中，能够使得粒径小于1μm的石墨烯类物质进入所述纤维的内部(如非结晶区、或结晶区与非结晶区的空隙)，之后浸渍粒径为1～20μm的石墨烯类物质分散液，能够使大于1μm的石墨烯颗粒包覆或贴合在纤维外部，部分能够堵塞填充有1μm以内的石墨烯类物质的空隙的洞口，提高石墨烯类物质的牢固度。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性纤维制品，其特征在于，所述改性纤维制品含有改性纤维，所述改性纤维含有石墨烯类物质，粒径小于1μm的石墨烯类物质主要存在于所述改性纤维内部，粒径为1～20μm的石墨烯类物质主要存在于所述改性纤维的外部。

【技术特征摘要】
1.一种改性纤维制品，其特征在于，所述改性纤维制品含有改性纤维，所述改性纤维含有石墨烯类物质，粒径小于1μm的石墨烯类物质主要存在于所述改性纤维内部，粒径为1～20μm的石墨烯类物质主要存在于所述改性纤维的外部。2.如权利要求1所述的改性纤维制品，其特征在于，所述粒径小于1μm的石墨烯类物质存在于所述改性纤维内部的结晶区、非结晶区、以及结晶区与非结晶区之间的间隙中的至少1处；优选地，所述改性纤维内部的结晶区存在石墨烯类物质，优选所述改性纤维内部的结晶区存在粒径小于1μm的石墨烯类物质；优选地，所述改性纤维内部的结晶区、非结晶区、以及结晶区与非结晶区之间的间隙均存在石墨烯类物质；优选地，所述改性纤维制品中石墨烯类物质总质量为纤维制品总质量的0.5～3wt％。3.如权利要求1或2所述的改性纤维制品，其特征在于，所述石墨烯类物质包括石墨烯、生物质石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯衍生物的任意1种或至少2种的混合，优选石墨烯和/或生物质石墨烯；优选地，所述石墨烯衍生物包括元素掺杂石墨烯或官能团化石墨烯物中的任意1种或至少2种的组合；优选地，所述改性纤维外部存在的石墨烯类物质的粒径为2～10μm。4.如权利要求1或2所述的改性纤维制品，其特征在于，当所述石墨烯类物质为石墨烯和/或生物质石墨烯时，所述改性纤维制品中改性纤维的比电阻≤1×105Ω·cm；优选地，当所述石墨烯类物质为石墨烯和/或生物质石墨烯时，所述改性纤维制品中改性纤维水洗50次之后，其比电阻≤1×105Ω·cm。5.如权利要求1～3之一所述的改性纤维制品，其特征在于，所述改性纤维制品包括改性纤维、包含改性纤维的纱线和包含改性纤维的织物中的任意1种或至少2种的组合；优选地，所述改性纤维包括改性涤纶纤维、改性锦纶纤维、改性氨纶纤维、改性芳纶纤维、改性腈纶纤维、改性PVA纤维、改性再生纤维素纤维；优选地，所述包含改性纤维的纱线由所述改性纤维单纺，混纺或与未改性纤维混纺得到；优选地，所述包含改性纤维的织物由所述改性纤维，所述包含改性纤维的纱线制成。优选地，所述改性纤维制品的改性纤维中复合有纳米纤维素；优选地，所述纳米纤维素缠绕在所述改性纤维的内部和/或外部。6.一种如权利要求1～5之一所述的改性纤维制品的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将未改性的纤维制品在粒径小于1μm的石墨烯类物质分散液中，进行第一次浸渍，得到浸渍有粒径...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金柱，王文平，张安，刘顶，
申请(专利权)人：山东圣泉新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37