一种石墨烯复合功能性屏蔽纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯复合功能性屏蔽纤维及其制备方法，该制备方法包含：步骤1，制备改性石墨烯粉体材料；步骤2，将各原料装入混料机中混料；步骤3，将混合料装入挤出机，将混合料制备成颗粒均匀的功能粒料；步骤4，将功能粒料装入纺丝机中，通过纺丝制得石墨烯复合功能纤维；步骤5，将石墨烯复合功能纤维缠绕在辊筒上备用；步骤6，将纤维按照要求缠绕成中空状，将屏蔽物体置于中空处；步骤7，打开电源，将纤维中通电形成闭合电流，形成屏蔽层。本发明专利技术还提供了通过该方法制备的石墨烯复合功能性屏蔽纤维。本发明专利技术制备的纤维具有良好的屏蔽效果，石墨烯的导电效果良好，屏蔽纤维使用耗电量小，节约资源，并且纤维强度高，抗拉伸性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯复合功能性屏蔽纤维及其制备方法
本专利技术涉及一种石墨烯复合功能性纤维及其制备方法，具体地，涉及一种石墨烯复合功能性屏蔽纤维及其制备方法。
技术介绍
处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上。如果这个导体是中空的，当它达到静电平衡时，内部也将没有电场。这样，导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽。即电磁波传播到电磁屏蔽材料表面时，利用屏蔽材料的反射、吸收、衰减等使电磁辐射场产生的电磁波不能进入被屏蔽区域。石墨烯具有电导率高、热导率高、比表面积大、密度低等特点，其本征强度高达130GPa，常温下的电子迁移率可达到15000cm2/(V·s)，是目前电阻率最小的材料之一。并且石墨烯具有室温量子霍尔效应和良好的铁磁性，拥有独特性能的石墨烯可以突破碳材料原有的局限，成为一种新型有效的电磁屏蔽和微波吸收材料。常用电磁屏蔽材料包括金属材料、磁性材料、导电聚合物、碳基导电复合材料等，良好的电损耗与磁损耗赋予了它们优异的电磁屏蔽性能。吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗电磁波能量转换为热能或其他形式的能量，一般由基体材料与吸收介质复合而成。石墨烯具有优异的导电性，是作电磁蔽的优良材料。碳系材料的屏蔽作用主要取决于表面反射，而石墨烯的结构有利于提高多次反射损耗。最早用于个人防护的服装是金属和纤维编织物，一般金属纤维的混纺比例5％-20％，随着后续军事隐身技术的需要，吸波材料获得巨大发展。申请号为CN202011105946.6，一种导电纤维增强的屏蔽材料及其制备方法的专利公开了一种导电纤维增强的屏蔽材料及与其相对应的制备方法，其中，导电纤维增强的屏蔽材料，包括以下质量组分的物质：生胶100份；氧化锌2-10份；硬脂酸2-10份；补强炭黑10-300份；交联助剂0.2-5份；交联剂0.2-10份；导电粉50-200份；导电纤维0.5-20份；软化剂10-150份。本专利技术的屏蔽材料具有较好的力学性能和工艺性能，冲击弹性好，拉伸强度高，并且价格低廉，因此广泛应用于汽车电控及转向部件、电子器件、医疗设备用通信等领域。申请号为CN201922322243.8，一种耐磨损型电磁屏蔽功能纤维的专利公开了一种耐磨损型电磁屏蔽功能纤维，包括木纤维层板，所述木纤维层板的侧壁固定连接有纯膨胀石墨层，所述纯膨胀石墨层的上表面固定连接有防护树脂板，所述防护树脂板的上表面设置有底板，所述底板的侧壁底部位置固定连接有固定座，所述底板的设置为凹字形结构，所述底板凹字形结构的内部均匀固定连接有多个下梯形缓冲块，所述底板的上方设置有连接横板，所述连接横板的下表面均匀固定连接有多个上梯形缓冲块，所述上梯形缓冲块与下梯形缓冲块相互卡接，所述上梯形缓冲块与下梯形缓冲块之间设置有空槽，所述空槽的内部填充有隔音棉。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种石墨烯复合功能性纤维，主要解决的问题是将石墨烯均匀分散到纤维中，在纤维内外形成一条导电碳层，当有电流通过纤维时，可以较好的屏蔽外部信号，同时石墨烯的加入使得纤维具有一定的拉伸强度。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种石墨烯复合功能性屏蔽纤维的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，制备改性石墨烯粉体材料；步骤2，将步骤1所得的改性石墨烯粉体材料与树脂粉、第一添加剂、第二添加剂、第一助剂、第二助剂，依次装入混料机，设置反应温度，持续混料；步骤3，将步骤2所得的混合料装入挤出机中，设置挤出机的挤出速率、螺杆温度，利用螺杆挤出机将混合料制备成颗粒均匀的功能粒料；步骤4，将步骤3所得的功能粒料装入纺丝机中，设置纺丝机的喷丝速率、螺杆挤出转速，通过纺丝制得石墨烯复合功能纤维；步骤5，将步骤4所得的石墨烯复合功能纤维缠绕在辊筒上备用；步骤6，根据屏蔽物体的外观形状，将石墨烯复合功能纤维按照要求缠绕成中空状，将屏蔽物体置于中空处；步骤7，打开电源，将石墨烯功能纤维中通电形成闭合电流，形成屏蔽层，屏蔽外界电磁信号。上述的石墨烯复合功能性屏蔽纤维的制备方法，其中，所述的步骤1中，改性石墨烯粉体材料的制备过程为：采用氧化还原法，首先将石墨、浓硫酸和硝酸钠倒入反应釜中，在冰浴中通过磁力搅拌均匀，加入高锰酸钾继续搅拌12小时，倒入有冰块的容器中，加入过氧化氢溶液，过滤之后反复洗涤5-10次，采用冷冻干燥机进行干燥成粉体；采用的原料按质量百分比计包含石墨60％-70％、浓硫酸5％-15％、硝酸钠5％-15％、高锰酸钾10％-15％、过氧化氢10％-20％。上述的石墨烯复合功能性屏蔽纤维的制备方法，其中，所述的步骤2中，各原料按质量百分比计包含：改性石墨烯粉体材料1％-5％，树脂粉65％-75％，第一添加剂10％-15％，第二添加剂10％-15％，第一助剂1％-5％，第二助剂1％-5％。上述的石墨烯复合功能性屏蔽纤维的制备方法，其中，所述的树脂粉包含聚酰胺树脂粉，粉体粒径为2500-3000目。上述的石墨烯复合功能性屏蔽纤维的制备方法，其中，所述的第一添加剂包含改性纳米铁粉；第二添加剂包含改性纳米镍粉。上述的石墨烯复合功能性屏蔽纤维的制备方法，其中，所述的第一助剂为分散剂，包含聚乙烯蜡粉；第二助剂为相容剂，包含马来酸酐。上述的石墨烯复合功能性屏蔽纤维的制备方法，其中，所述的步骤2中，将各原料依次装入混料机，设置反应温度范围为50-100℃，持续混料3-6小时。上述的石墨烯复合功能性屏蔽纤维的制备方法，其中，所述的步骤3中，挤出机的挤出速率为200-300g/min，螺杆温度范围为110-250℃。上述的石墨烯复合功能性屏蔽纤维的制备方法，其中，所述的步骤4中，纺丝机的喷丝速率为100-150g/min，螺杆挤出转速为80-120r/min。本专利技术还提供了通过上述的方法制备的石墨烯复合功能性屏蔽纤维。本专利技术提供的石墨烯复合功能性屏蔽纤维及其制备方法具有以下优点：一是该纤维具有良好的屏蔽效果。二是石墨烯的导电效果良好，屏蔽纤维使用耗电量小，节约资源。三是该纤维的生产流程简单，成本低，操作方便。四是纤维强度高，抗拉伸性能好。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式作进一步地说明。本专利技术提供的石墨烯复合功能性屏蔽纤维的制备方法，其包含：步骤1，制备改性石墨烯粉体材料；步骤2，将步骤1所得的改性石墨烯粉体材料与树脂粉、第一添加剂、第二添加剂、第一助剂、第二助剂，依次装入混料机，设置反应温度，持续混料；步骤3，将步骤2所得的混合料装入挤出机中，设置挤出机的挤出速率、螺杆温度等，利用螺杆挤出机将混合料制备成颗粒均匀的功能粒料；步骤4，将步骤3所得的功能粒料装入纺丝机中，设置纺丝机的喷丝速率、螺杆挤出转速等，通过纺丝制得石墨烯复合功能纤维；步骤5，将步骤4所得的石墨烯复合功能纤维缠绕在辊筒上备用；步骤6，根据屏蔽物体的外观形状，将石墨烯复合功能纤维按照要求缠绕成中空状，将屏蔽物体置于中空处；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯复合功能性屏蔽纤维的制备方法，其特征在于，所述的方法包含：/n步骤1，制备改性石墨烯粉体材料；/n步骤2，将步骤1所得的改性石墨烯粉体材料与树脂粉、第一添加剂、第二添加剂、第一助剂、第二助剂，依次装入混料机，设置反应温度，持续混料；/n步骤3，将步骤2所得的混合料装入挤出机中，设置挤出机的挤出速率、螺杆温度，利用螺杆挤出机将混合料制备成颗粒均匀的功能粒料；/n步骤4，将步骤3所得的功能粒料装入纺丝机中，设置纺丝机的喷丝速率、螺杆挤出转速，通过纺丝制得石墨烯复合功能纤维；/n步骤5，将步骤4所得的石墨烯复合功能纤维缠绕在辊筒上备用；/n步骤6，根据屏蔽物体的外观形状，将石墨烯复合功能纤维按照要求缠绕成中空状，将屏蔽物体置于中空处；/n步骤7，打开电源，将石墨烯功能纤维中通电形成闭合电流，形成屏蔽层，屏蔽外界电磁信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合功能性屏蔽纤维的制备方法，其特征在于，所述的方法包含：
步骤1，制备改性石墨烯粉体材料；
步骤2，将步骤1所得的改性石墨烯粉体材料与树脂粉、第一添加剂、第二添加剂、第一助剂、第二助剂，依次装入混料机，设置反应温度，持续混料；
步骤3，将步骤2所得的混合料装入挤出机中，设置挤出机的挤出速率、螺杆温度，利用螺杆挤出机将混合料制备成颗粒均匀的功能粒料；
步骤4，将步骤3所得的功能粒料装入纺丝机中，设置纺丝机的喷丝速率、螺杆挤出转速，通过纺丝制得石墨烯复合功能纤维；
步骤5，将步骤4所得的石墨烯复合功能纤维缠绕在辊筒上备用；
步骤6，根据屏蔽物体的外观形状，将石墨烯复合功能纤维按照要求缠绕成中空状，将屏蔽物体置于中空处；
步骤7，打开电源，将石墨烯功能纤维中通电形成闭合电流，形成屏蔽层，屏蔽外界电磁信号。


2.如权利要求1所述的石墨烯复合功能性屏蔽纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，改性石墨烯粉体材料的制备过程为：采用氧化还原法，首先将石墨、浓硫酸和硝酸钠倒入反应釜中，在冰浴中通过磁力搅拌均匀，加入高锰酸钾继续搅拌12小时，倒入有冰块的容器中，加入过氧化氢溶液，过滤之后反复洗涤5-10次，采用冷冻干燥机进行干燥成粉体；采用的原料按质量百分比计包含石墨60％-70％、浓硫酸5％-15％、硝酸钠5％-15％、高锰酸钾10％-15％、过氧化氢10％-20％。


3.如权利要求1所述的石墨烯复合功能性屏蔽纤维的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：任国峰，马立国，刘少华，
申请(专利权)人：任国峰，
类型：发明
国别省市：河北;13