一种丝素/石墨烯导电纤维的制备方法
【技术领域】：
[0001] 本发明属于蚕丝复合纤维技术领域，特别设及一种丝素/石墨締导电纤维的制备 方法。
【背景技术】：
[0002] 石墨締是目前已知的最薄的二维材料，而且因其电子可W在石墨締晶体内自由移 动速度远超过一般导体，所W导电性能出色。蚕丝因具有诸多优异的性能在各个领域中被 广泛使用，目前人造动物纤维一般是采用来源丰富、成本较低的丝素蛋白进行仿生纺丝，制 备出力学性能优异的再生丝素蛋白纤维。
[0003] 导电纤维的制备方法有两种，一种是在常规纤维表面涂覆导电成分，另一种是将 导电材料与纤维原料混合纺丝制成。涂覆法制备的导电纤维的导电性能突出，但是耐水洗 和耐久性不佳，共纺法制备的导线纤维中导电粒子容易团聚，影响纤维的导线效果。
[0004] 目前已经报道将石墨締与蚕丝结合制备纤维材料，中国专利CN103173882A(公 开日2013.06.26)公开了制备石墨締/蚕丝复合纤维的方法，将石墨締溶液与脱胶 冻干后的丝素蛋白、甲酸混合后，静电纺丝制备成石墨締/蚕丝复合纤维。中国专利 CN103572395A(公开日2014.02. 12)公开了一种增强增初再生蚕丝纤维及其制备方法， 是将蚕丝脱胶溶解后的蚕丝蛋白水溶液与氧化石墨締溶液混合后，加入氯化巧溶液，经 浓缩纺丝和后处理后得到增强增初再生丝素纤维。中国专利CN103966844A(公开日 2014. 08. 06)公开了一种石墨締导电复合纤维的制备方法，是纤维表面改性后浸入石墨締 分散体系中，取出烘干得到石墨締导电复合纤维。如何让石墨締稳定的均匀地分散在丝素 蛋白溶液中，是制备石墨締与丝素蛋白复合纤维关键之一。
【发明内容】
：
[0005] 本发明的目的是提供一种丝素/石墨締导电纤维的制备方法，该方法是先将氧化 石墨締溶液和丝素蛋白水溶液混合成膜，将膜用溶剂溶解制成纺丝液，经纺丝制备出丝素/ 石墨締导电纤维，该方法制备的纺丝液中石墨締不易团聚，能形成很好的分散体系，制备的 丝素/石墨締导电纤维的导电性能和机械性能佳。
[0006] 本发明的目的通过如下技术方案实现：
[0007] 一种丝素/石墨締导电纤维的制备方法，包括W下步骤：
[000引 （1)将氧化石墨締溶液与丝素蛋白溶液混合，倒入聚四氣己締的模具中，干燥得到 氧化石墨締与丝素蛋白复合膜；
[0009] (2)将步骤（1)得到的氧化石墨締与丝素蛋白复合膜置于溶剂中，揽拌至完全溶 解，超声得到纺丝液；
[0010] (3)将步骤（2)得到的纺丝液置于静电纺丝设备的容器中，高压电纺得到复合纤 维，经蒸汽处理后得到丝素/石墨締导电纤维。
[0011] 作为上述技术方案的优选，步骤（1)所述的氧化石墨締溶液中氧化石墨締的还原 度为99%，氧化石墨締的浓度为15-30mg/ml。
[0012] 作为上述技术方案的优选，步骤（1)所述的丝素蛋白的溶液中丝素蛋白的质量分 数为 30% -45%。
[0013] 作为上述技术方案的优选，步骤（1)所述的氧化石墨締溶液与丝素蛋白溶液的质 量比为1:50。
[0014] 作为上述技术方案的优选，步骤（2)所述的溶剂为NMMO溶液。
[0015] 作为上述技术方案的优选，步骤（2)所述的超声的时间为30-45min。
[0016] 作为上述技术方案的优选，步骤（2)所述的纺丝液的粘度为2-5Pa*s。
[0017] 作为上述技术方案的优选，步骤（3)所述的高压的电场强度为10-巧kv/cm。
[0018] 作为上述技术方案的优选，步骤（3)所述的蒸汽为己醇与水的混合物，蒸汽处理 时间为5-lOmin。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有W下优点：
[0020] (1)传统的石墨締纺丝技术中，较难解决的就是石墨締的团聚问题，本方法中采用 先使石墨締与丝素均匀分布成膜后再溶解，使石墨締小分子被丝素大分子包围，因此石墨 締分子间不易团聚，有利于制备高浓度的石墨締溶液。
[0021] 似本方法制备的丝素/石墨締导电纤维中，丝素与石墨締均匀分布在纤维中，因 此纤维的导电性均匀，且耐水性和耐持久性好。并采用静电纺丝技术结合蒸汽后处理技术， 使导电纤维的直径小，且使丝素有轻微溶胀，纤维间的结合力好，不易脱落。
[002引 做本制备方法简便，易于操作，制备的制备的丝素/石墨締导电纤维具有良好的 吸湿透气性，穿着舒适性，较高的机械强度，并具备导电性和抗菌性能。
【具体实施方式】：
[0023] 为了加深对本发明的理解，下面结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅 用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
[0024] 实施例1 :
[0025] 将还原度为99%的氧化石墨締配成浓度为30mg/ml的石墨締溶液，与质量分数为 45%的丝素蛋白溶液按重量比1:50混合均匀，倒入聚四氣己締的模具中，干燥得到氧化石 墨締与丝素蛋白复合膜。
[0026] 将氧化石墨締与丝素蛋白复合膜置于NMMO溶液中，揽拌至完全溶解，超声45min， 得到粘度为5Pa*s的纺丝液。将纺丝液置于静电纺丝设备的容器中，在15kv/cm高压下，电 纺得到复合纤维，经己醇与水的混合蒸汽处理lOmin后得到丝素/石墨締导电纤维。
[0027] 实施例2 ;
[002引将还原度为99%的氧化石墨締配成浓度为15mg/ml的石墨締溶液，与质量分数为 30%的丝素蛋白溶液按重量比1:50混合均匀，倒入聚四氣己締的模具中，干燥得到氧化石 墨締与丝素蛋白复合膜。
[0029] 将氧化石墨締与丝素蛋白复合膜置于NMMO溶液中，揽拌至完全溶解，超声30min， 得到粘度为2Pa*s的纺丝液。将纺丝液置于静电纺丝设备的容器中，在lOkv/cm高压下，电 纺得到复合纤维，经己醇与水的混合蒸汽处理5min后得到丝素/石墨締导电纤维。
[0030] 实施例3 ;
[003U 将还原度为99%的氧化石墨締配成浓度为30mg/ml的石墨締溶液，与质量分数为 30%的丝素蛋白溶液按重量比1:50混合均匀，倒入聚四氣己締的模具中，干燥得到氧化石 墨締与丝素蛋白复合膜。
[0032] 将氧化石墨締与丝素蛋白复合膜置于NMMO溶液中，揽拌至完全溶解，超声35min， 得到粘度为4Pa*s的纺丝液。将纺丝液置于静电纺丝设备的容器中，在12kv/cm高压下，电 纺得到复合纤维，经己醇与水的混合蒸汽处理8min后得到丝素/石墨締导电纤维。
[0033] 实施例4 ;
[0034] 将还原度为99%的氧化石墨締配成浓度为25mg/ml的石墨締溶液，与质量分数为 40%的丝素蛋白溶液按重量比1:50混合均匀，倒入聚四氣己締的模具中，干燥得到氧化石 墨締与丝素蛋白复合膜。
[0035] 将氧化石墨締与丝素蛋白复合膜置于NMMO溶液中，揽拌至完全溶解，超声40min， 得到粘度为3Pa*s的纺丝液。将纺丝液置于静电纺丝设备的容器中，在13kv/cm高压下，电 纺得到复合纤维，经己醇与水的混合蒸汽处理7min后得到丝素/石墨締导电纤维。
[0036] 实施例5 ;
[0037] 将还原度为99%的氧化石墨締配成浓度为25mg/ml的石墨締溶液，与质量分数为 45%的丝素蛋白溶液按重量比1:50混合均匀，倒入聚四氣己締的模具中，干燥得到氧化石 墨締与丝素蛋白复合膜。
[003引将氧化石墨締与丝素蛋白复合膜置于NMMO溶液中，揽拌至完全溶解，超声45min， 得到粘度为5Pa*s的纺丝液。将纺丝液置于静电纺丝设备的容器中，在lOkv/cm高压下，电 纺得到复合纤维，经己醇与水的混合蒸汽处理lOmin后得到丝素/石墨締导电纤维。
[0039] 实施例6 ;
[0040] 将还原度为99%的氧化石墨締配成浓度为30mg/ml的石墨締溶液，与质量分数为 40%的丝素蛋白溶液按重量比1:50混合均匀，倒入聚四氣己締的模具中，干燥得到氧化石 墨締与丝素蛋白复合膜。
[0041] 将氧化石墨締与丝素蛋白复合膜置于NMMO溶液中，揽拌至完全溶解，超声30min， 得到粘度为3Pa*s的纺丝液。将纺丝液置于静电纺丝设备的容器中，在12kv/cm高压下，电 纺得到复合纤维，经己醇与水的混合蒸汽处理7min后得到丝素/石墨締导电纤维。
[0042] 直接混纺的丝素/石墨締纤维的制备方法：将蚕丝脱胶溶解后的蚕丝蛋白水溶液 与氧化石墨締溶液混合后，经浓缩纺丝和后处理后得到丝素/石墨纤维。
[0043] 直接混纺的丝素/石墨締纤维的制备方法：将蚕丝脱胶溶解后的蚕丝蛋白水溶液 与氧化石墨締溶液混合后，经浓缩纺丝和后处理后得到丝素/石墨纤维。
[0044] 经测定发现，实施例1-6制备的丝素/石墨締导电纤维与直接混纺的丝素/石墨 締纤维相比，纤维的断裂强度、断裂伸长率、导电性和抗菌性结果如下表所示：
[0045]
【主权项】
1. 一种丝素/石墨烯导电纤维的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： (1) 将氧化石墨烯溶液与丝素蛋白溶液混合，倒入聚四氟乙烯的模具中，干燥得到氧化 石墨烯与丝素蛋白复合膜； (2) 将步骤（1)得到的氧化石墨烯与丝素蛋白复合膜置于溶剂中，搅拌至完全溶解，超 声得到纺丝液； (3) 将步骤（2)得到的纺丝液置于静电纺丝设备的容器中，高压电纺得到复合纤维，经 蒸汽处理后得到丝素/石墨烯导电纤维。
2. 如权利要求1所述的一种丝素/石墨烯导电纤维的制备方法，其特征在于：步骤（1) 所述的氧化石墨稀溶液中氧化石墨稀的还原度为99%，氧化石墨稀的浓度为15-30mg/ml。
3. 如权利要求1所述的一种丝素/石墨烯导电纤维的制备方法，其特征在于：步骤（1) 所述的丝素蛋白的溶液中丝素蛋白的质量分数为30% -45%。
4. 如权利要求1所述的一种丝素/石墨烯导电纤维的制备方法，其特征在于：步骤（1) 所述的氧化石墨烯溶液与丝素蛋白溶液的质量比为1:50。
5. 如权利要求1所述的一种丝素/石墨烯导电纤维的制备方法，其特征在于：步骤（2) 所述的溶剂为NMMO溶液。
6. 如权利要求1所述的一种丝素/石墨烯导电纤维的制备方法，其特征在于：步骤（2) 所述的超声的时间为30-45min。
7. 如权利要求1所述的一种丝素/石墨烯导电纤维的制备方法，其特征在于：步骤（2) 所述的纺丝液的粘度为2-5Pa*s。
8. 如权利要求1所述的一种丝素/石墨烯导电纤维的制备方法，其特征在于：步骤（3) 所述的高压的电场强度为l〇-15kv/cm。
9. 如权利要求1所述的一种丝素/石墨烯导电纤维的制备方法，其特征在于：步骤（3) 所述的蒸汽为乙醇与水的混合物，蒸汽处理时间为5-10min。
【专利摘要】本发明公开了一种丝素/石墨烯导电纤维的制备方法，该方法包括以下步骤：将氧化石墨烯溶液与丝素蛋白溶液混合，倒入聚四氟乙烯的模具中，干燥得到氧化石墨烯与丝素蛋白复合膜，然后将氧化石墨烯与丝素蛋白复合膜置于溶剂中，搅拌至完全溶解，超声得到纺丝液，将纺丝液置于静电纺丝设备的容器中，高压电纺得到复合纤维，蒸汽处理后得到丝素/石墨烯导电纤维。该方法制备的丝素/石墨烯导电纤维中丝素和石墨烯的浓度高，因此纤维除了具备优良的服用性能外，导电性能佳。
【IPC分类】D01F4-00, D01F1-09
【公开号】CN104674362
【申请号】CN201510106514
【发明人】董荣琴
【申请人】湖州吉昌丝绸有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月11日