一种笔用导电纤维及其制备方法、电容笔及触控设备技术

本发明专利技术提供了一种笔用导电纤维及其制备方法，电容笔、触控设备，笔用导电纤维包括笔用的纤维基体，所述纤维基体表面附着微米级厚度石墨烯材料，制备方法包括：将纤维基体浸渍在石墨烯材料水溶液后，取出静置，然后晾干或烘干；将经过上述步骤处理的纤维基体浸渍在增强剂水溶液中，取出漂洗、晾干或烘干，即可。本发明专利技术实施例的导电纤维利用碳纳米材料的导电性，在触控设备上具有很好的应用，尤其非常适于应用在电容笔上，将其与传统的毛笔结合，对传统毛笔进行DIY改造，即可实现其在触控设备上的使用，克服其它导电纤维制备的电容毛笔使用体验差、使用寿命短的问题。

A kind of conductive fiber for the pen and its preparation method, capacitor pen and touch control equipment

The invention provides a conductive fiber and its preparation method, pen pen, capacitive touch devices, pen comprises a pen fiber matrix with conductive fiber, the fiber matrix attached to the surface of micron thickness of graphene materials, the preparation method comprises the steps of impregnating fiber material in Shi Moxi solution, remove the static then, dry or drying; dipping the fiber matrix processing after the above steps in enhancing agent in aqueous solution, rinsing, drying or drying can be. Conductive fiber is an embodiment of the present invention using conductive carbon nano materials, has a very good application in touch devices, especially suitable for application in capacitance pen, combined with the traditional brush, DIY transformation in the traditional brush, can achieve its use in touch devices, overcome the capacitance of other conductive brush fiber preparation experience, short service life.

【技术实现步骤摘要】
一种笔用导电纤维及其制备方法、电容笔及触控设备
本专利技术涉及纤维加工制备改性领域，具体而言，涉及一种导电纤维及其制备方法，电容笔及触控设备。
技术介绍
随着电子技术的发展，尤其是手机、平板电脑的普及，人们书写的机会越来越少。毛笔书画、书法艺术是我国的经典国粹，极大地丰富人们的精神生活。艺术创作是一个循序渐进的练习过程，在电子媒介如手机、平板电脑上利用软件进行书写和书法练习，既能够减少纸张的资源的消耗，也能方便人们随时随地的进行艺术创作练习，电子艺术品也逐渐得到大众的认可。而目前市场上，与现有触控设备配套的电容笔几乎均是导电性的硬笔，专利CN203259987U公开了一种毛笔式电容笔，采用柔性金属丝组成笔头；专利CN203117913U公开了一种具有导电功能的触控毛笔头，采用导电纤维丝束制备触控毛笔；专利CN106066716A公开了一种触摸屏用毛笔笔豪，通过在人造纤维丝中添加磁粉细微颗粒、炭黑系及金属分散系等导电细微颗粒来制备导电笔豪。而导电纤维丝一般包括柔性的金属丝、金属镀层丝、碳材料导电纤维等，由于金属的导电丝不耐氧化，使用寿命短，金属刚性强，柔性差，会刮伤屏幕；碳材料导电纤维如炭黑复合纤维或碳纤维，纤维纤度较大，刚性过强等，使得基于传统导电纤维制备的电容毛笔的使用体验与传统的毛笔差别较大，且以划伤手机或电脑屏幕。可见现有技术中，触控设备领域所采用的导电纤维普遍存在耐腐蚀性差、硬度高、容易刮伤屏幕等问题，因此限制了导电纤维的进一步应用，并不利于此类产品的广泛推广应用。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种结构新颖的笔用导电纤维，该复合纤维通过对传统纤维材料进行改性，在纤维表面覆盖了一层微米级厚度的增强改性过的石墨烯导电层，该柔性导电层在不改变纤维本身的力学性能前提下，还提高了后续使用性能，导电性能良好，改性后的纤维软硬度适中，不容易划伤，用户使用体验度高，使用寿命长，总之该纤维材料的开发，进一步扩大了纤维材料的市场应用范围，提高了产品的附加值，有利于进一步推广应用。本专利技术的第二目的在于提供上述笔用导电纤维的制备方法，利用碳纳米材料的导电性，使其与传统纤维进行结合，对传统毛笔的笔毫进行DIY改造，可实现在触控设备上的使用，并且该制备方法前后操作步骤衔接紧密，方法简单快捷，与现有生产工艺设备和流程可实现无缝对接，操作条件温和，可实现产品批量化生产，经济效益非常良好，制备得到的复合纤维除了包留纤维本身的所有性能，还增强了纤维本身的使用寿命，导电性能显著增强。本专利技术的第三目的在于提供上述笔用导电纤维的进一步应用，可以广泛的应用在触控设备方面，尤其非常适用于制作电容笔的笔头。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术提供了一种笔用导电纤维，其特征在于，包括笔用的纤维基体，所述纤维基体表面附着有微米级厚度石墨烯材料，优选地，所述石墨烯材料为所述纤维基体的1wt‰-3wt％；优选地，所述石墨烯材料的厚度为10-100μm；优选地，所述石墨烯材料包括增强改性石墨烯、还原氧化石墨烯、还原弱氧化生物基石墨烯、增强改性石墨烯衍生物中的一种或几种的混合，更优选为还原氧化石墨烯或还原弱氧化生物基石墨烯。在本专利技术实施例中，弱氧化生物基石墨烯碳元素含量≥80wt％，优选大于85wt％，再优选大于90wt％，最优选大于95wt％。石墨烯本身为具有厚度在100nm以下的碳的六元环蜂窝状片层结构，本专利技术的石墨烯材料一方面能够提供良好的导电性，另外一方面由于其强吸附性以及软硬度适中的特性，能够提供纤维材料本身更加稳定的电容以及提高用户对纤维材料的体验性。上述石墨烯材料可以通过机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法、热裂解法制备得到，还可以通过生物质资源水热碳化法，以及现有技术中的其他方法制备的石墨烯。传统的导电纤维都是基于导电金属纤维及其它导电纤维制造而成的，金属丝或导电纤维制成的力学性质与传统纤维相差很大，这就影响了实际使用的感受度，同时金属丝纤维耐腐蚀性差，硬度高，容易刮伤触控设备，限制了导电纤维的进一步应用。本专利技术为了解决上述技术问题，提供了一种石墨烯改性导电纤维，不仅将石墨烯材料与传统纤维进行完美的融合，并且该石墨烯材料是经过增强改性处理过的，通过增强改性处理后能够自发石墨烯在纤维表面的自组装，以提高石墨烯本身的导电性与吸附的牢固性，因此本专利技术所采用的石墨烯材料必须要经过增强改性处理。石墨烯本身作为一种新型的二维碳纳米材料，仅有单原子厚度，柔性极佳，同时也具有良好的导电性能。因此，将石墨烯与纤维结合，石墨烯很容易实现在纤维表面的稳固负载，同时对纤维的纤度和力学性能不会产生大的影响，制备出的石墨烯改性导电纤维具有极好的柔性、较好的导电性，可大大提高导电纤维的使用体验。附着在纤维基体表面的石墨烯材料的厚度一般为微米级，更优的厚度为10-100μm之间，通过利用该柔性导电层，使得纤维本身的力学性能、柔软度都控制在最为适宜的参数条件下。优选地，纤维基体为天然纤维或合成纤维，天然纤维优选为动物纤维，合成纤维优选为聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩甲醛、聚酰胺-6、聚酰胺-66、聚氯乙烯、聚氨酯纤维中的其中一种或几种。在本专利技术的实施例中，纤维基体可以是天然纤维、人造纤维和合成纤维中的一种或几种混合，天然纤维包括植物纤维和动物纤维，植物纤维包括由植物上种籽、果实、茎、叶等处获得的纤维，如棉纤维、麻纤维，动物纤维包括动物毛发类或蚕丝类，人造纤维也称半合成纤维，包括粘胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维及现有技术中的其他半合成纤维；合成纤维包括聚丙烯纤维(丙纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚乙烯醇缩甲醛纤维(维尼纶)、聚酰胺纤维(锦纶)、聚对苯二甲酸乙二酯(涤纶)等。此外，在本专利技术的一些实施例中，纤维基体的技术指标可以按照如下参数：纤维长度5mm以上，细度不限；纤维含水率5％～10％；纤维强度1g/d以上。在本专利技术的实施例中，纤维基体可以是任意纤维纤度，进一步优选的纤度范围为0.13-10D。纤维长度可以是任意纤维长度，进一步优选的纤维长度为5mm以上。纤维含水率不限，进一步优选的纤维含水率为5％～10％。纤维强度不限，进一步优选的纤维强度为1g/d以上。在本专利技术的实施例中，粘胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维、聚丙烯纤维(丙纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚乙烯醇缩甲醛纤维(维尼纶)、聚酰胺纤维(锦纶)、聚对苯二甲酸乙二酯(涤纶)或者其他合成纤维可为市售产品，也可以采用现有技术中的方法制备得到。在本专利技术具体的实施例中，纤维载体市售产品的上述纤维规格可以包括：1.5D*38mm或1.5D*51mm；含水率为7％，纤维强度为1.5g/d。最优选地，所述纤维基体为动物毫毛或聚酰胺-6纤维，采用此种类型的纤维基体能够制备出软硬度最为适宜的导电纤维。优选地，石墨烯材料本身的粒径控制在10-800μm之间，优选为50-400μm之间，粒径控制后可以使得石墨烯材料与其他组分混合后更为均一。本专利技术除了提供一种笔用导电纤维产品，还提供了上述导电纤维产品的制备方法，主要包括如下步骤：(A)将笔用的纤维基体或纤维笔头浸渍在石墨烯材料水溶液后，取出静置，然后晾干或烘干；(B)将经过上述步骤处理的纤维基体浸渍在增强剂水溶液中，取出漂洗、晾干或烘干，即可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种笔用导电纤维，其特征在于，包括笔用的纤维基体，所述纤维基体表面附着有微米级厚度石墨烯材料；优选地，所述石墨烯材料的厚度为10‑100μm；优选地，所述石墨烯材料包括增强改性石墨烯、还原氧化石墨烯、还原弱氧化生物基石墨烯、增强改性石墨烯衍生物中的一种或几种的混合，更优选为还原氧化石墨烯或还原弱氧化生物基石墨烯。

【技术特征摘要】
1.一种笔用导电纤维，其特征在于，包括笔用的纤维基体，所述纤维基体表面附着有微米级厚度石墨烯材料；优选地，所述石墨烯材料的厚度为10-100μm；优选地，所述石墨烯材料包括增强改性石墨烯、还原氧化石墨烯、还原弱氧化生物基石墨烯、增强改性石墨烯衍生物中的一种或几种的混合，更优选为还原氧化石墨烯或还原弱氧化生物基石墨烯。2.根据权利要求1所述的导电纤维，其特征在于，所述纤维基体的材质为天然纤维或合成纤维；所述天然纤维优选为动物纤维；所述合成纤维优选为聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩甲醛、聚酰胺-6、聚酰胺-66、聚氯乙烯、聚氨酯纤维中的一种或几种；最优选地，所述纤维基体为动物毫毛或聚酰胺-6纤维。3.根据权利要求1或2所述的导电纤维，其特征在于，所述石墨烯材料的粒径控制在10-800μm之间，优选为50-400μm之间。4.一种电容笔，所述电容笔的笔头纤维表面附着有石墨烯材料；优选的，所述电容笔包括电容毛笔、电容软刷和电容软头棒。5.一种触控设备，所述触控设备配备权利要求4所述的电容笔；优选的，所述触控设备包括触控式的手机、电脑、平板电脑、显示器、操作面板和书写板。6.笔用导电纤维或电容笔的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：(A)将笔用纤维基体或纤维笔头浸渍在石墨烯材料水溶液后，取出静置，然后晾干或烘干；(B...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐地源，张安，张金柱，
申请(专利权)人：山东省圣泉生物质石墨烯研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37