一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法技术

一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法，属于功能性材料制备技术领域。本发明专利技术为解决现有掺杂态聚苯胺加工比较困难的问题，方法为：取未处理的涤纶纤维，放入乙醇和丙酮的混合溶液中超声清洗，然后干燥；将涤纶纤维浸入氢氧化钠溶液中进行碱减量处理90min，取出冷却至室温，进行清洗，85℃烘干，得到碱处理涤纶纤维；将石墨烯加入到盐酸溶液中，制备成石墨烯的盐酸分散液，然后将苯胺单体及碱处理涤纶纤维加入到其中，滴加过硫酸铵盐酸混合溶液，使得苯胺单体在预处理后的涤纶纤维表面进行聚合，反应110min后，将反应产物用去离子水反复清洗，85℃干燥即可。本发明专利技术复合导电纤维的制备方法生产效率高，具有大规模生产的可能性。

Preparation of graphene, polyaniline and polyester composite conductive fiber

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法
本专利技术属于功能性材料制备
，具体涉及一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法。
技术介绍
涤纶纤维是一种常见的合成纤维，因其具有高强度、高韧性、弹性好、耐热、热塑性好、耐磨、耐腐蚀等优点，在纺织衣物中得到了广泛的应用。但是由于涤纶纤维的吸湿性较差，易产生静电，沾污灰尘，影响了其美观和舒适性。石墨烯是一种由单层碳原子堆积构成的新型纳米碳材料，比表面积的理论值高达2600m2/g，抗拉强度高达1060GPa，同时石墨烯也是目前世界上最薄且强度最高的纳米材料。石墨烯还具有优异的力学、热学、电学等性能，应用前景广阔。自20世纪70年代，高分子聚合物以及材料科学领域已经发现了诸多导电聚合物。在众多导电高分子聚合物中，导电聚苯胺的原料价格低廉、合成方法简单可控、分子结构多样化、掺杂或非掺杂态下均很稳定、耐高温及抗氧化性好，质量密度低，因此在工业应用生产过程中具有很大的应用前景。但是由于聚苯胺高分子链之间的相互作用力使得聚苯胺在溶剂中的溶解性较差，难以溶于常用的各种有机溶剂，使得掺杂态聚苯胺加工较为困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的掺杂态聚苯胺加工比较困难的问题，提供一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法，该方法将石墨烯、聚苯胺和涤纶结合，使其各个组分之间可以优势互补，拓宽了石墨烯在纺织纤维领域中的应用。本专利技术以涤纶纤维为基体，采用原位聚合的方法在涤纶纤维表面原位合成石墨烯及苯胺单体复合体，然后通过化学反应使得苯胺在碱处理的涤纶纤维表面进行聚合，从而制备出电阻率较低的石墨烯涤纶复合导电纤维。本专利技术制备出的复合导电纤维电阻率低，导电性能优越，可用于导电织物等产品。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法，对涤纶纤维进行清洗，然后放入石墨烯分散液中，再加入苯胺单体原位聚合，产物清洗干燥即可。一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法，所述方法为：S1：清洗涤纶纤维表面的油脂和污渍：取未处理的涤纶纤维，放入乙醇和丙酮的混合溶液中，在功率为200W的超声波清洗机中超声30min，然后用去离子水反复清洗，85℃下干燥12h；S2：将S1得到的涤纶纤维浸入20g/L氢氧化钠溶液中进行碱减量处理，在95℃反应90min，取出冷却至室温，先后使用5vol.％醋酸溶液和蒸馏水进行清洗，最后在85℃下烘干，得到碱处理涤纶纤维；S3：将0.1～10g石墨烯加入到100mL1.0mol/L的盐酸溶液中，超声30min，制备成石墨烯的盐酸分散液，然后将2g苯胺单体以及2g碱处理涤纶纤维加入到48mL石墨烯的盐酸分散液中，超声30min，在5℃滴加过硫酸铵盐酸混合溶液，控制过硫酸铵与苯胺单体的质量比为1.5：0.01～5，使得苯胺单体在预处理后的涤纶纤维表面进行聚合，反应110min后，将反应产物用去离子水反复清洗，直至清洗液呈无色透明，85℃干燥，制备得石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维。本专利技术相对于现有技术的有益效果为：1、本专利技术采用碱溶液对涤纶纤维进行表面刻蚀，使得涤纶纤维表面产生一部分缺陷，从而提高涤纶纤维的化学活性，使其更有利于吸附石墨烯以及苯胺单体，然后使苯胺单体在碱处理的涤纶纤维表面进行原位聚合，从而制备出电阻率较低的石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维，电阻率在103～104Ω·m范围内。2、本专利技术复合导电纤维的制备方法生产效率高，具有大规模生产的可能性。3、本专利技术的制备方法简单易行，适用于推广使用。4、苯胺单体为小分子易于加工和溶解，通过将具有良好导电性能的石墨烯、聚苯胺与涤纶结合制备出复合导电纤维，扩大其在织物领域中的应用。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。本专利技术采用氢氧化钠溶液对涤纶纤维进行表面刻蚀，使得涤纶纤维表面产生一部分缺陷，从而提高涤纶纤维的化学活性，使其更有利于吸附石墨烯以及苯胺单体，然后使苯胺单体在碱处理的涤纶纤维表面进行原位聚合，从而制备出电阻率较低的石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维。具体实施方式一：本实施方式记载的是一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法，对涤纶纤维进行清洗，然后放入石墨烯分散液中，再加入苯胺单体原位聚合，产物清洗干燥即可。具体实施方式二：本实施方式记载的是一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法，所述方法为：S1：清洗涤纶纤维表面的油脂和污渍：取未处理的涤纶纤维，放入乙醇和丙酮的混合溶液中，在功率为200W的超声波清洗机中超声30min，然后用去离子水反复清洗，85℃下干燥12h；S2：将S1得到的涤纶纤维浸入20g/L氢氧化钠溶液中进行碱减量处理，涤纶纤维与氢氧化钠溶液的质量比为1：20～80，在95℃反应90min，取出冷却至室温，先后使用5vol.％醋酸溶液和蒸馏水进行清洗，最后在85℃下烘干，得到碱处理涤纶纤维；S3：将0.1～10g石墨烯加入到100mL1.0mol/L的盐酸溶液中，超声30min，制备成石墨烯的盐酸分散液，然后将2g苯胺单体以及2g碱处理涤纶纤维加入到48mL的石墨烯的盐酸分散液中，超声30min，在5℃滴加过硫酸铵盐酸混合溶液，控制过硫酸铵与苯胺单体的质量比为1.5：0.01～5，使得苯胺单体在预处理后的涤纶纤维表面进行聚合，反应110min后，将反应产物用去离子水反复清洗，直至清洗液呈无色透明，85℃干燥，制备得石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维。具体实施方式三：具体实施方式二所述的一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法，S1中，所述涤纶纤维为普通纺织用涤纶线。具体实施方式四：具体实施方式二所述的一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法，S1中，所述涤纶纤维与乙醇和丙酮的混合溶液的质量体积比为2g：100mL。具体实施方式五：具体实施方式四所述的一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法，所述乙醇和丙酮的混合溶液中，乙醇和丙酮的质量比为1：1。具体实施方式六：具体实施方式二所述的一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法，S3中，所述石墨烯为采用微摩擦磨损制备的石墨烯，层数为5层以下，片径尺寸为4μm以下，平均电导率为3.972×105S/m。具体实施方式七：具体实施方式二所述的一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法，S3中，所述过硫酸铵盐酸混合溶液中，盐酸的摩尔浓度为1.0mol/L，体积为50mL。实施例1：一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法，所述方法为：步骤一：清洗涤纶纤维表面的油脂和污渍，取2g未处理的涤纶纤维，放入100mL无水乙醇和丙酮溶液中，超本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法，其特征在于：对涤纶纤维进行清洗，然后放入石墨烯分散液中，再加入苯胺单体原位聚合，产物清洗干燥即可。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法，其特征在于：对涤纶纤维进行清洗，然后放入石墨烯分散液中，再加入苯胺单体原位聚合，产物清洗干燥即可。


2.一种石墨烯、聚苯胺和涤纶复合导电纤维的制备方法，其特征在于：所述方法为：
S1：清洗涤纶纤维表面的油脂和污渍：取未处理的涤纶纤维，放入乙醇和丙酮的混合溶液中，在功率为200W的超声波清洗机中超声30min，然后用去离子水反复清洗，85℃下干燥12h；
S2：将S1得到的涤纶纤维浸入20g/L氢氧化钠溶液中进行碱减量处理，在95℃反应90min，取出冷却至室温，先后使用5vol.％醋酸溶液和蒸馏水进行清洗，最后在85℃下烘干，得到碱处理涤纶纤维；
S3：将0.1～10g石墨烯加入到100mL1.0mol/L的盐酸溶液中，超声30min，制备成石墨烯的盐酸分散液，然后将2g苯胺单体以及2g碱处理涤纶纤维加入到48mL的石墨烯的盐酸分散液中，超声30min，在5℃温度下滴加过硫酸铵盐酸混合溶液，控制过硫酸铵与苯胺单体的质量比为1.5：0.01～5，使得苯胺单体在预处理后的涤纶纤维表面进行聚合，反应110min后，将反...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振廷，赵春香，王燕魁，
申请(专利权)人：黑龙江科技大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23