在石墨烯改性吸湿排汗异形涤纶长丝的假捻变形加工中,由于丝束比表面积大,且纤维表面分布着大量的石墨烯颗粒,使丝束与接触部件摩擦力及所受空气阻力增大。因此,石墨烯改性异形丝生产速度不宜太高,控制在500~600m/min较为合适。拉伸比过高时,丝束加工易产生毛丝、毛圈及毛团,断裂强度降低;拉伸比过低时,丝束易逃捻产生僵丝、卷曲不良、染色段斑等,实际生产中,拉伸比控制在1.60~1.65,丝束外观及吸湿排汗效果较好。纤维中石墨烯的加入,可一定程度影响大分子排列的规整性,降低了丝条的软化点和熔点,因此后加工假捻过程中,一热箱和第二热箱温度较常规涤纶长丝低。另外,为提高纤维的毛细效应,丝条应保持较低的卷曲收缩率,所以在满足变形条件下,一热箱应尽量偏低使用。第二热箱起到松弛热定型作用,能够消除纤维的内应力,温度不宜过高或过低。生产实际表明,石墨烯改性吸湿排汗异形涤纶长丝生产中,一热箱控制在175~180°C,第二热箱控制在160~170°C范围内为宜。由于石墨烯本身为高度取向的片层材料,因此石墨烯的加入可以有效地提高石墨烯改性纤维的整体取向度。苏南民用石墨烯复合纤维
目前市场上已有将石墨烯材料渗入高分子粉料中,通过现有纤维生产线进行熔融纺丝,生产出具备石墨烯多项功能于一体的石墨烯复合纤维,如石墨烯复合涤纶、锦纶等长丝制品。采用石墨烯改性涤纶长丝与精梳棉纱交织的床品面料,可充分发挥石墨烯改性涤纶纤维的抑菌抑菌、除臭吸附、低温远红外发热等多项功能与涤纶本身具有的独特保形性,加之发挥棉纤维的吸湿性、舒适性及良好的染色性,以实现床品面料的多功能与持久性,填补市场上此类产品的空白。苏州保暖石墨烯复合纤维石墨烯改性纤维在面料中的含量达到50%以上时就具有鲜明的功能性指标。
纺织行业在技术发展上,作为下游产业,随着人们日益增长的健康消费需求,纺织产品尤其是服装、床上用品等直接和皮肤接触的物品的健康性和环保性越来越受到重视,石墨烯优异的抗静电、防紫外线功能和远红外、吸湿性、抑菌性等方面的特性,可以在生物医用纺织材料、抑菌医用材料、功能服装家纺等领域作为新材料。我国是纺织大国,同时石墨烯在纺织领域的应用难度较小,因此石墨烯复合纤维在纺织行业具有较大的应用价值。石墨烯改性纤维是指利用石墨烯材料的特性对普通纤维进行有效的改性,在保持纤维原有性能的同时,再拥有石墨烯特殊功能的功能性纤维产品。目前石墨烯改性纤维在开发上有熔融纺丝法、溶液纺丝法、静电纺丝法等多种方法。
石墨烯是新世纪来比较受关注的新材料之一,因其具有超高的比表面积、优异的力学性能、高导电率、高导热率、阻燃性和高阻隔性而在诸多领域具有广泛应用前景。但对于连续纺丝而言,石墨烯强烈的团聚性会在纤维中形成缺陷,使得纺丝过程断丝、毛丝的现象增多。因而很多研究就是抑制石墨烯的堆叠,如采用氧化石墨烯聚合,进行表面改性或者加入分散剂。比如将石墨烯粉体和pet进行熔融共混挤出造粒,再进行纺丝。但是常规石墨烯粉体均是由多层石墨烯堆叠而成,而这种堆叠无法在螺杆挤出的混合作用下分离,进而严重影响可纺性和连续性。或者将氧化石墨烯进行改性,干燥后再和pet进行共混造粒,并纺丝,虽然对氧化石墨烯改性有效降低了团聚,但是干燥后的改性粉体中石墨烯的团聚无法在熔融挤出的过程中解离,会导致纺丝板堵塞以及断丝现象。再或者用硅烷偶联剂对石墨烯进行处理,再和pet进行共混挤出。偶联剂能提高石墨烯和pet的相互作用,但是无法改变石墨烯堆叠的状态,纺丝的效果仍不好。综上,现阶段石墨烯改性涤纶纤维的制备始终无法从根本上解决石墨烯的堆叠问题,因而极大限制了高速、连续纺丝。石墨烯改性纤维可纺性良好,可与各类纤维混纺或交织,同时保留石墨烯的低温远红外、抑菌、防静电等功能。
石墨烯改性面料的产品设计主要受到纤维的两个因素影响。一是纤维颜色,石墨烯改性纤维本身呈现深灰色,无法通过前处理来漂去颜色,因而限定了成品面料的呈现效果。二是舒适性,石墨烯改性合成纤维化纤感强,对成品面料手感有一定影响,同时考虑其功能性的实现要求,石墨烯改性纤维尽量贴肤,以便于消费者直观感受功能效果。因此,研发石墨烯改性面料主要以深色为主,以覆盖石墨烯本身色泽为前提,或将石墨烯改性纤维本身作为面料的点缀色;织物组织结构以经纬纱异面分布的组织或双面组织为主,织物里层主要为石墨烯改性纤维,织物外层主要为棉纱或其他纤维,既有利于突破纤维颜色的限定,增加成品面料的颜色选择性,又在不影响服用功能性的前提下降低了成本。随着生活水平和健康意识的逐年提高,以石墨烯材料为载体开发新型功能性纺织品,已成为石墨烯应用开发亮点。江苏苏州高性能石墨烯改性纤维
石墨烯改性纤维具有广谱除菌、持久性、天然性,不会形成耐药性,具有良好的生物兼容性。苏南民用石墨烯复合纤维
面料正面选用精梳棉,避免穿着过程中的起毛起球现象。为了达到质轻效果,连接纱选用涤纶长丝。综合考虑成本和功能性,面料反面选用普通涤纶丝和石墨烯涤纶丝交织而成。经编织及整理后制得石墨烯复合纤维功能性针织面料。经检测,其物理性能达到服用标准,并且石墨烯的抑菌性及远红外性能也在面料上得到体现,和同规格不含石墨烯复合纤维的面料进行对比,石墨烯复合纤维面料的保暖性能更优。虽然由于石墨烯本身的颜色限制了其面料颜色大多数为深色,但对于秋冬季面料来说这并不是问题,因此具有良好的应用前景。苏南民用石墨烯复合纤维
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