弹性电磁屏蔽纤维及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种弹性电磁屏蔽纤维及其制备方法与应用。该弹性电磁屏蔽纤维的制备方法为：首先制备芯层，然后采用离心纺自卷式收集方法，将芯层作为自卷式收集单元，收集皮层，得到弹性电磁屏蔽纤维；芯层具有导电性和弹性，皮层具有高导磁性和弹性；其中，离心纺自卷式收集方法是将纺丝原液通过自卷式收集的离心纺丝装置进行离心纺丝，使纺丝后的纤维卷绕于可以自转的自卷式收集单元上。本发明专利技术将离心纺丝和自卷式收集相结合，使纺丝纤维层层横向缠绕在芯层上，得到皮层具有一定多孔结构的弹性电磁屏蔽纤维，所得弹性电磁屏蔽纤维导电性、弹性、强度较优，由其制得的织物对不同频率的电磁波具有优异的屏蔽效果。的电磁波具有优异的屏蔽效果。的电磁波具有优异的屏蔽效果。

【技术实现步骤摘要】
弹性电磁屏蔽纤维及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及纤维制备
，尤其涉及一种弹性电磁屏蔽纤维及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着信息时代的不断发展，各种电子产品的数量急剧增加，而日常使用的电子产品易受外界电磁波干扰，而使其使用不便。同时这些电子产品本身也向外发射电磁波，从而造成电磁波公害。为了防止这种危害，多采用电磁屏蔽材料作防护。
[0003]为了制备电磁屏蔽材料，可以通过制备导电纤维，再将导电纤维制成织物来实现。然而，绝大多数的高分子材料是绝缘材料，由这些高分子制成的纤维同样是绝缘性的。因此，需要通过一定的手段将绝缘纤维制备成导电纤维，以解决其无法实现电磁屏蔽性能的弊端。
[0004]将绝缘纤维制成导电纤维的方法通常是将导电物质分散于绝缘纤维中或者是在绝缘纤维表面设置导电涂层，导电物质一般为炭黑、石墨、金属粉或金属化合物等。将导电物质分散于绝缘纤维中可以通过混溶或复合纺丝等方法完成，但是该方法存在导电物质在分散液中分散不均匀的弊端，从而导致纤维中的导电物质分布不均，影响导电性能，进而影响织物的电磁屏蔽性能。在绝缘纤维表面设置导电涂层可以通过涂覆、蒸镀、电镀等方法完成，该方法的不足之处在于：一方面，由于纤维本身的惰性，导电涂层与纤维的结合力较弱，导致涂层容易脱落，进而影响纤维的导电性能；另一方面，涂层的均匀性会影响纤维的导电性能，进而影响织物的电磁屏蔽性能。因此，可以直接利用金属丝作为导电介质，将纤维包覆于金属丝表面以形成导电纤维，该方法不存在导电介质在分散介质中分散不均匀的问题。
[0005]申请号为CN201510171061.9的专利公开了一种压电聚合物/金属复合纳米单纤维及其制备方法，纤维由导电金属丝芯层和压电聚合物皮层所组成，其制备步骤为：首先将聚合物溶解在单一或复配溶剂中，然后通过静电纺丝将溶液喷在金属丝表面，使其包覆一层聚合物纳米纤维皮层，最后将所得纤维在室温静置待溶剂挥发，即得。该方法的不足之处在于：(1)静电纺丝过程中，由于纳米纤维带有同种电荷相互排斥，导致其在金层丝表面无规则排布而使产物性能欠佳；(2)静电纺丝的射流拉伸速度不稳定，这也使纳米纤维在金属丝表面的排布不规则。
[0006]有鉴于此，有必要设计一种改进的弹性电磁屏蔽纤维及其制备方法与应用，以解决上述问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种弹性电磁屏蔽纤维及其制备方法与应用，将离心纺丝和自卷式收集相结合，使皮层纤维均匀、致密地横向缠绕在芯层上，得到孔隙分布均匀、粗细均匀的特殊结构的弹性电磁屏蔽纤维；该纤维的芯层和皮层均可以导电，且芯层的铜丝
和皮层的导电微粒均匀分布于纤维的芯层和皮层中，使所得纤维的导电性能较优，再结合其孔隙分布均匀、粗细均匀的特殊表面结构，制得的织物形成致密且均匀的导电层，且均匀的孔隙对电磁波还有一定的反射效果，使织物的电磁屏蔽性能较优。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，首先制备芯层，然后采用离心纺自卷式收集方法，将所述芯层作为自卷式收集单元，再收集皮层，得到弹性电磁屏蔽纤维；所述芯层和所述皮层均具有电磁屏蔽性能和弹性；
[0009]所述离心纺自卷式收集方法，包括如下步骤：
[0010]S1.制备纺丝原液；
[0011]S2.将步骤S1制得的所述纺丝原液通过自卷式收集的离心纺丝装置进行离心纺丝，使纺丝后的纤维卷绕于可以自转的所述自卷式收集单元上。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述芯层包括弹性纤维和螺旋状的缠绕于所述弹性纤维表面的高导电性金属丝。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述皮层包括弹性材料、聚丙烯腈和高导磁性微粒；按质量分数计，所述纺丝原液组成成分比例如下：所述弹性材料为10％
‑
25％、所述聚丙烯腈为0.1％
‑
15％、所述高导磁性微粒为0.1％
‑
5％，余量为有机溶剂。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，包括如下步骤：
[0015]S11.将金属丝螺旋缠绕于弹性纤维表面，得到芯层；所述弹性纤维的直径为0.1
‑
2mm，螺旋结构中相邻金属丝之间的距离为0.1
‑
2mm；
[0016]S21.将弹性材料、聚丙烯腈和高导磁性微粒按一定比例混合并均匀分散于有机溶剂中，经脱泡处理，得到皮层纺丝原液；
[0017]S31.将步骤S2制得的所述皮层纺丝原液通过所述自卷式收集的离心纺装置进行离心纺丝，使皮层纤维卷绕于步骤S11制备的可以自转的所述芯层上直到芯层完全被皮层包裹，得到弹性电磁屏蔽纤维。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，步骤S31中，所述离心纺丝的转速为1000
‑
8000r/min，温度为30
‑
60℃、环境湿度为30％
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50％；所述芯层收集线的转速为30
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300r/min。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，步骤S31中，所述离心纺丝的喷丝孔径0.1
‑
1mm，收集距离为7
‑
20cm；步骤S21中，所述皮层纺丝原液的浓度为20wt％
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30wt％。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，步骤S11中，所述弹性纤维包括聚氨酯纤维、聚酯复合弹性纤维、聚烯烃弹性纤维和氨纶中的一种；所述金属丝包括铜丝、镍丝、铂丝和铝丝中的一种；步骤S21中，所述弹性材料包括聚氨酯、聚醚嵌段酰胺、苯乙烯类热塑性橡胶和热塑性硫化橡胶中的一种或多种；所述高导磁性微粒包括四氧化三铁纳米颗粒、三氧化二铁纳米颗粒、氧化钴纳米颗粒中的一种或多种；所述有机溶剂为聚丙烯腈和弹性材料的良溶剂，优选为N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺中的一种或多种。
[0021]本专利技术还提供了一种弹性电磁屏蔽纤维，采用上述所述的弹性电磁屏蔽纤维的制备方法制备得到。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，所述弹性电磁屏蔽纤维的伸长率为10％
‑
35％，由所述弹性电磁屏蔽纤维制备的织物的电磁屏蔽效能为30
‑
40dB，电磁屏蔽效率为90％
‑
99％。
[0023]本专利技术还提供了一种上述所述的弹性电磁屏蔽纤维的应用，所述弹性电磁屏蔽纤维应用于电磁屏蔽材料的制备。
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025](1)本专利技术制备的弹性电磁屏蔽纤维，先将金属丝螺旋缠绕于弹性纤维表面，形成芯层，再将离心纺丝和自卷式收集相结合，使皮层通过离心纺卷绕于高速自转的芯层表面，得到弹性电磁屏蔽纤维。在离心纺过程中，皮层纺丝原液甩出时，对纺丝细流进行一定的拉伸，当纺丝细流遇到高速旋转的芯层时(即芯层收集线)，再次发生拉伸，得到纤细的单根纤维，并将其卷绕在自转的芯层上，使皮层纤维交错层层缠绕在芯层上，单根纤维之间发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，其特征在于：首先制备芯层，然后采用离心纺自卷式收集方法，将所述芯层作为自卷式收集单元，再收集皮层，得到弹性电磁屏蔽纤维；所述芯层和所述皮层均具有电磁屏蔽性能和弹性；所述离心纺自卷式收集方法，包括如下步骤：S1.制备纺丝原液；S2.将步骤S1制得的所述纺丝原液通过自卷式收集的离心纺丝装置进行离心纺丝，使纺丝后的纤维卷绕于可以自转的自卷式收集单元上。2.根据权利要求1所述的弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，其特征在于：所述芯层包括弹性纤维和螺旋状的缠绕于所述弹性纤维表面的高导电性金属丝。3.根据权利要求1所述的弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，其特征在于：所述皮层包括弹性材料、聚丙烯腈和高导磁性微粒；按质量分数计，所述纺丝原液组成成分比例如下：所述弹性材料为10％
‑
25％、所述聚丙烯腈为0.1％
‑
15％、所述高导磁性微粒为0.1％
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5％，余量为有机溶剂。4.根据权利要求1所述的弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S11.将金属丝螺旋缠绕于弹性纤维表面，得到芯层；所述弹性纤维的直径为0.1
‑
2mm，螺旋结构中相邻金属丝之间的距离为0.1
‑
2mm；S21.将弹性材料、聚丙烯腈和高导磁性微粒按一定比例混合并均匀分散于有机溶剂中，经脱泡处理，得到皮层纺丝原液；S31.将步骤S2制得的所述皮层纺丝原液通过所述自卷式收集的离心纺装置进行离心纺丝，使皮层纤维卷绕于步骤S11制备的可以自转的所述芯层上直到芯层完全被皮层包裹，得到弹性电磁屏蔽纤维。5.根据权利要求4所述的弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，其特征在于：步骤S31中，所述离心纺丝的转速为1000
‑
8000r/min，温度为30
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60℃、环境...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘恒，覃淑仪，冉颀，吴志语，黄继扬，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：