本发明涉及复合石墨烯材料技术领域，特别涉及一种基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料及其制备方法。
背景技术：
导电纤维一般是指导电率大于10-7Ω-1.cm-1的纤维。这类纤维具有良好的导电性和耐久性，特别是在低湿度下仍具有良好的耐久抗静电性，因此在工业、民用等领域有着很大的用途。导电纤维制造的主要方法包括，一种为常规纤维表面涂覆导电成分，另一种为导电材料与纤维原料混合，通过纺丝工艺制成导电纤维。纤维表面涂覆导电层法是将含有金属、碳黑或金属化合物的导电材料，涂覆于纤维表面制成导电纤维，也可将聚苯胺等导电高聚物通过原位聚合法吸附于纤维表面获得导电纤维，上述方法制备的纤维导电性能突出，但耐水洗性及耐久性不够理想。共混纺丝将导电粒子（主要为碳黑或金属化合物）与非导电成分的主体聚合物进行共混，通过熔融或湿法纺丝工艺制备复合导电纤维，在纺丝过程中，导电粒子极易产生团聚，影响复合纤维的导电效果。由于碳黑、金属化合物自身的导电能力有限，因此纺制导电纤维时，碳黑和金属化合物在纤维导电层中的比例过高。大量导电粒子的添加，不但大大降低了成纤高聚物的可纺性，使纤维的成品率下降，生产成本上升，因此添加少量的新型导电粒子成为导电复合纤维未来的发展的方向。
石墨烯（Graphene）是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯具有最高的电子传导速度，大约为光速的1/300。由于其特殊的纳米结构以及优异的物理化学性能（高强、高导热、高导电、超轻质）而在生物医学、储能、传感器和复合材料等诸多领域展现出巨大的应用潜能。
但一般添加了石墨烯的导电纤维其纤维强度往往不高，同时石墨烯材料的成本极高，导致由其为原料制备的导电纤维的成本太高，不利于推广应用。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到了这种基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料，其导电性能突出，同时纤维强度高、生产成本较低，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料，由下列重量份的原料制成：氟化聚烯烃树脂20-30份、煅烧高岭土20-30份、聚四氟乙烯15-25份、硫代二丙酸双十二烷酯12-18份、三聚氰胺磷酸酯12-18份、硬脂醇聚醚-2 磷酸酯10-15份、聚丙烯腈纤维10-15份、纳米硅溶胶8-12份、氧化石墨烯5-8份、滑石粉5-8份、七水硫酸镁3-5份、白炭黑2-4份、分散剂3-5份、防老剂3-5份。
优选地，所述的分散剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、二甲亚砜、椰油酸二乙醇酰胺、六甲基磷酸三胺中的一种或几种。
优选地，所述防老剂选自防老剂MBZ、防老剂RD、防老剂NBC、防老剂AW中的一种或几种。
基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将氧化石墨烯、滑石粉、七水硫酸镁、白炭黑加入适量水，研磨3-5小时得到450-550目浆料，喷雾干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；
（3）将粉状物加入硝酸，反应5-15分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加氟化聚烯烃树脂、煅烧高岭土、聚四氟乙烯、硫代二丙酸双十二烷酯进行混炼25-30min，混炼温度为95-100℃，再加入三聚氰胺磷酸酯、硬脂醇聚醚-2 磷酸酯、聚丙烯腈纤维、纳米硅溶胶混炼5-10min；
（4）将混炼后的原料加入分散剂、防老剂，并添加20份去离子水，超声处理2.5-3h得到原料悬浮液，超声处理的频率为25-30KHz，超声处理的功率为1200-1300W；
(5)将超声处理后的原料悬浮液进行干燥，随后投入双螺杆挤出机，在370-390℃的温度下熔融，过滤后纺丝，双螺杆挤出机的转速为180-200rpm，压强为15-18kPa；
（6）挤出后的原料进行冷却，随后进行拉伸，拉伸倍率为3.2-3.5 倍，最后在280℃条件下热定型，得到基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料。
优选地，所述步骤（5）中过滤具体是用450-500目的尼龙滤膜进行真空抽滤25-30min，真空压强为15-18kPa。
优选地， 所述步骤（6）中拉伸工艺的参数为：热盘温度为75-85℃，热板温度为130-135℃，拉伸倍率为3.3倍。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明的基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料以氟化聚烯烃树脂、煅烧高岭土、聚四氟乙烯、硫代二丙酸双十二烷酯、三聚氰胺磷酸酯、硬脂醇聚醚-2 磷酸酯、聚丙烯腈纤维、纳米硅溶胶、氧化石墨烯、滑石粉、七水硫酸镁、白炭黑、分散剂、防老剂为原料，配合研磨、喷雾干燥、酸化、混炼、超声、纺丝、拉伸、热定型等工艺，使得制备而成的基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料导电性能突出，同时纤维强度高、生产成本较低，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
（2）本发明的基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料原料易得、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
（1）称取氟化聚烯烃树脂20份、煅烧高岭土20份、聚四氟乙烯15份、硫代二丙酸双十二烷酯12份、三聚氰胺磷酸酯12份、硬脂醇聚醚-2磷酸酯10份、聚丙烯腈纤维10份、纳米硅溶胶8份、氧化石墨烯5份、滑石粉5份、七水硫酸镁3份、白炭黑2份、脂肪醇聚氧乙烯醚3份、防老剂MBZ 3份；
（2）将氧化石墨烯、滑石粉、七水硫酸镁、白炭黑加入适量水，研磨3-5小时得到450目浆料，喷雾干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；
（3）将粉状物加入硝酸，反应5分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加氟化聚烯烃树脂、煅烧高岭土、聚四氟乙烯、硫代二丙酸双十二烷酯进行混炼25min，混炼温度为95℃，再加入三聚氰胺磷酸酯、硬脂醇聚醚-2 磷酸酯、聚丙烯腈纤维、纳米硅溶胶混炼5min；
（4）将混炼后的原料加入脂肪醇聚氧乙烯醚、防老剂MBZ，并添加20份去离子水，超声处理2.5h得到原料悬浮液，超声处理的频率为25KHz，超声处理的功率为1200W；
(5)将超声处理后的原料悬浮液进行干燥，随后投入双螺杆挤出机，在370℃的温度下熔融，过滤后纺丝，过滤是用450目的尼龙滤膜进行真空抽滤25min，真空压强为15kPa，双螺杆挤出机的转速为180rpm，压强为15kPa；
（6）挤出后的原料进行冷却，随后进行拉伸，拉伸工艺的参数为：热盘温度为75℃，热板温度为130℃，拉伸倍率为3.3倍，最后在280℃条件下热定型，得到基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料。
制得的基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料测试结果如表1所示。
实施例2
（1）称取氟化聚烯烃树脂25份、煅烧高岭土25份、聚四氟乙烯20份、硫代二丙酸双十二烷酯15份、三聚氰胺磷酸酯15份、硬脂醇聚醚-2 磷酸酯13份、聚丙烯腈纤维13份、纳米硅溶胶10份、氧化石墨烯6份、滑石粉7份、七水硫酸镁4份、白炭黑3份、二甲亚砜4份、防老剂RD 4份；
（2）将氧化石墨烯、滑石粉、七水硫酸镁、白炭黑加入适量水，研磨4小时得到500目浆料，喷雾干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；
（3）将粉状物加入硝酸，反应10分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加氟化聚烯烃树脂、煅烧高岭土、聚四氟乙烯、硫代二丙酸双十二烷酯进行混炼28min，混炼温度为97℃，再加入三聚氰胺磷酸酯、硬脂醇聚醚-2 磷酸酯、聚丙烯腈纤维、纳米硅溶胶混炼7min；
（4）将混炼后的原料加入二甲亚砜、防老剂RD，并添加20份去离子水，超声处理2.8h得到原料悬浮液，超声处理的频率为27KHz，超声处理的功率为1250W；
(5)将超声处理后的原料悬浮液进行干燥，随后投入双螺杆挤出机，在380℃的温度下熔融，过滤后纺丝，过滤是用500目的尼龙滤膜进行真空抽滤28min，真空压强为16kPa，双螺杆挤出机的转速为190rpm，压强为16kPa；
（6）挤出后的原料进行冷却，随后进行拉伸，拉伸工艺的参数为：热盘温度为80℃，热板温度为133℃，拉伸倍率为3.3倍，最后在280℃条件下热定型，得到基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料。
制得的基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料测试结果如表1所示。
实施例3
（1）称取氟化聚烯烃树脂30份、煅烧高岭土30份、聚四氟乙烯25份、硫代二丙酸双十二烷酯18份、三聚氰胺磷酸酯18份、硬脂醇聚醚-2磷酸酯15份、聚丙烯腈纤维15份、纳米硅溶胶12份、氧化石墨烯8份、滑石粉8份、七水硫酸镁5份、白炭黑4份、椰油酸二乙醇酰胺5份、防老剂NBC 5份；
（2）将氧化石墨烯、滑石粉、七水硫酸镁、白炭黑加入适量水，研磨5小时得到550目浆料，喷雾干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；
（3）将粉状物加入硝酸，反应15分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加氟化聚烯烃树脂、煅烧高岭土、聚四氟乙烯、硫代二丙酸双十二烷酯进行混炼30min，混炼温度为100℃，再加入三聚氰胺磷酸酯、硬脂醇聚醚-2磷酸酯、聚丙烯腈纤维、纳米硅溶胶混炼10min；
（4）将混炼后的原料加入椰油酸二乙醇酰胺、防老剂NBC，并添加20份去离子水，超声处理3h得到原料悬浮液，超声处理的频率为30KHz，超声处理的功率为1300W；
(5)将超声处理后的原料悬浮液进行干燥，随后投入双螺杆挤出机，在390℃的温度下熔融，过滤后纺丝，过滤是用500目的尼龙滤膜进行真空抽滤30min，真空压强为18kPa，双螺杆挤出机的转速为200rpm，压强为18kPa；
（6）挤出后的原料进行冷却，随后进行拉伸，拉伸工艺的参数为：热盘温度为85℃，热板温度为135℃，拉伸倍率为3.3倍，最后在280℃条件下热定型，得到基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料。
制得的基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料测试结果如表1所示。
实施例4
（1）称取氟化聚烯烃树脂30份、煅烧高岭土20份、聚四氟乙烯25份、硫代二丙酸双十二烷酯12份、三聚氰胺磷酸酯18份、硬脂醇聚醚-2磷酸酯10份、聚丙烯腈纤维15份、纳米硅溶胶8份、氧化石墨烯8份、滑石粉5份、七水硫酸镁5份、白炭黑2份、六甲基磷酸三胺5份、防老剂AW 3份；
（2）将氧化石墨烯、滑石粉、七水硫酸镁、白炭黑加入适量水，研磨5小时得到450目浆料，喷雾干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；
（3）将粉状物加入硝酸，反应15分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加氟化聚烯烃树脂、煅烧高岭土、聚四氟乙烯、硫代二丙酸双十二烷酯进行混炼25min，混炼温度为100℃，再加入三聚氰胺磷酸酯、硬脂醇聚醚-2 磷酸酯、聚丙烯腈纤维、纳米硅溶胶混炼5min；
（4）将混炼后的原料加入六甲基磷酸三胺、防老剂AW，并添加20份去离子水，超声处理3h得到原料悬浮液，超声处理的频率为25KHz，超声处理的功率为1300W；
(5)将超声处理后的原料悬浮液进行干燥，随后投入双螺杆挤出机，在370-390℃的温度下熔融，过滤后纺丝，过滤是用450目的尼龙滤膜进行真空抽滤30min，真空压强为15kPa，双螺杆挤出机的转速为200rpm，压强为15kPa；
（6）挤出后的原料进行冷却，随后进行拉伸，拉伸工艺的参数为：热盘温度为85℃，热板温度为130℃，拉伸倍率为3.3倍，最后在280℃条件下热定型，得到基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料。
制得的基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料测试结果如表1所示。
对比例1
（1）称取氟化聚烯烃树脂20份、煅烧高岭土20份、聚四氟乙烯15份、硫代二丙酸双十二烷酯12份、硬脂醇聚醚-2磷酸酯10份、聚丙烯腈纤维10份、纳米硅溶胶8份、氧化石墨烯5份、七水硫酸镁3份、白炭黑2份、脂肪醇聚氧乙烯醚3份、防老剂MBZ 3份；
（2）将氧化石墨烯、七水硫酸镁、白炭黑加入适量水，研磨3-5小时得到450目浆料，喷雾干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；
（3）将粉状物加入硝酸，反应5分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加氟化聚烯烃树脂、煅烧高岭土、聚四氟乙烯、硫代二丙酸双十二烷酯进行混炼25min，混炼温度为95℃，再加入硬脂醇聚醚-2 磷酸酯、聚丙烯腈纤维、纳米硅溶胶混炼5min；
（4）将混炼后的原料加入脂肪醇聚氧乙烯醚、防老剂MBZ，并添加20份去离子水，超声处理2.5h得到原料悬浮液，超声处理的频率为25KHz，超声处理的功率为1200W；
(5)将超声处理后的原料悬浮液进行干燥，随后投入双螺杆挤出机，在370℃的温度下熔融，过滤后纺丝，过滤是用450目的尼龙滤膜进行真空抽滤25min，真空压强为15kPa，双螺杆挤出机的转速为180rpm，压强为15kPa；
（6）挤出后的原料进行冷却，随后进行拉伸，拉伸工艺的参数为：热盘温度为75℃，热板温度为130℃，拉伸倍率为3.3倍，最后在280℃条件下热定型，得到基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料。
制得的基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料测试结果如表1所示。
对比例2
（1）称取氟化聚烯烃树脂30份、煅烧高岭土30份、聚四氟乙烯25份、硫代二丙酸双十二烷酯18份、三聚氰胺磷酸酯18份、硬脂醇聚醚-2磷酸酯15份、聚丙烯腈纤维15份、氧化石墨烯8份、滑石粉8份、七水硫酸镁5份、椰油酸二乙醇酰胺5份、防老剂NBC 5份；
（2）将氧化石墨烯、滑石粉、七水硫酸镁加入适量水，研磨5小时得到550目浆料，喷雾干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；
（3）将粉状物加入硝酸，反应15分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加氟化聚烯烃树脂、煅烧高岭土、聚四氟乙烯、硫代二丙酸双十二烷酯进行混炼30min，混炼温度为100℃，再加入三聚氰胺磷酸酯、硬脂醇聚醚-2磷酸酯、聚丙烯腈纤维混炼10min；
（4）将混炼后的原料加入椰油酸二乙醇酰胺、防老剂NBC，并添加20份去离子水，超声处理3h得到原料悬浮液，超声处理的频率为30KHz，超声处理的功率为1300W；
(5)将超声处理后的原料悬浮液进行干燥，随后投入双螺杆挤出机，在390℃的温度下熔融，过滤后纺丝，过滤是用500目的尼龙滤膜进行真空抽滤30min，真空压强为18kPa，双螺杆挤出机的转速为200rpm，压强为18kPa；
（6）挤出后的原料进行冷却，随后进行拉伸，拉伸工艺的参数为：热盘温度为85℃，热板温度为135℃，拉伸倍率为3.3倍，最后在280℃条件下热定型，得到基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料。
制得的基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料测试结果如表1所示。
将实施例1-4和对比例1-2的基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料分别进行性能测试。
表1
本发明的基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料以氟化聚烯烃树脂、煅烧高岭土、聚四氟乙烯、硫代二丙酸双十二烷酯、三聚氰胺磷酸酯、硬脂醇聚醚-2 磷酸酯、聚丙烯腈纤维、纳米硅溶胶、氧化石墨烯、滑石粉、七水硫酸镁、白炭黑、分散剂、防老剂为原料，配合研磨、喷雾干燥、酸化、混炼、超声、纺丝、拉伸、热定型等工艺，使得制备而成的基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料导电性能突出，同时纤维强度高、生产成本较低，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发明的基于氧化石墨烯的导电复合纤维材料原料易得、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。