[发明专利]一种导电纤维及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种导电纤维的制备方法，其特征在于，将氧化石墨烯与钛酸四乙酯溶液混合，钛酸四乙酯水解成二氧化钛同时与氧化石墨烯静电偶联，经过还原氧化石墨烯得到石墨烯/TiO₂导电材料，将所述石墨烯/TiO₂导电材料制成塑料石墨烯/TiO₂导电母粒，与ABS母粒熔融纺丝，制得导电纤维。

2.根据权利要求1所述导电纤维的制备方法，其特征在于，所述水解是通过向溶有氧化石墨烯的钛酸四乙酯水溶液中加入醋酸，混合均匀后，升温至45-55℃，边搅拌边滴加氨水，使溶液成为凝胶状，转移至烘箱中干燥，研细，得到氧化石墨烯/TiO₂粉末。

3.根据权利要求2所述导电纤维的制备方法，其特征在于，所述溶有氧化石墨烯的钛酸四乙酯水溶液中氧化石墨烯和钛酸四乙酯的质量比为(1-3)：(2-10)，所述氨水质量分数为25-55wt％，所述干燥温度为70-100℃，时间为10-50min。

4.根据权利要求1所述导电纤维的制备方法，其特征在于，所述还原氧化石墨烯是用化学还原、高温热还原、紫外、微波、电化学或生物还原的方法将氧化石墨烯/TiO₂粉末的氧化石墨烯还原成石墨烯，得到石墨烯/TiO₂导电材料。

5.根据权利要求1所述导电纤维的制备方法，其特征在于，所述导电母粒的制备是将石墨烯/TiO₂导电材料与塑料聚合物切片混合干燥后，通过经双螺杆挤出机、切粒机制备得到塑料石墨烯/TiO₂导电母粒。

6.根据权利要求5所述导电纤维的制备方法，其特征在于，所述塑料聚合物选自PP、PET、PVC、PS、PC、PA中的一种。

7.根据权利要求5所述导电纤维的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的主轴转速为200-300r/min，主喂料口喂入塑料聚合物，侧喂料口喂入导电石墨烯/TiO₂导电材料，且主、侧喂入比为(1-5)∶1；所述挤压机各区温度:一区220-250℃，二区250-270℃，三区270-290℃；所述塑料石墨烯/TiO₂导电母粒与ABS母粒的质量比为1：(3-5)，卷绕部分转速100-120r/min，挤压机各区温度分别为:一区220-230℃，二区230-240℃，三区240-250℃。

8.一种如权利要求1-7任一项权利要求所述制备方法制得的导电纤维，其特征在于，所述导电纤维中石墨烯含量为5-12％，TiO₂含量为2-10％，所述导电纤维的电阻为(1.5-2.7)×10⁴Ω·cm。

9.根据权利要求8所述的导电纤维，其特征在于，还包括1-5wt％的牛磺酸改性聚吡咯，所述牛磺酸改性聚吡咯的制备方法如下：

S1.PBS溶液的制备：将磷酸二氢钾0.24g，磷酸氢二钠1.44g，氯化钠8g，氯化钾0.2g，加去离子水约800mL充分搅拌溶解，然后加入浓盐酸调pH至7.4，最后定容到1L，得到pH为7.4的PBS溶液；

S2.牛磺酸-多巴胺的合成：在PBS溶液中添加吡咯单体搅拌待体系均一，加入牛磺酸后搅拌1-3h，反应溶液置于低温浴中维持反应温度为5-10℃并持续搅拌，1-3h后再将过硫酸铵的PBS溶液逐滴加入到反应体系中，原温度持续搅拌5-10h，离心，收集反应中产生的颗粒沉淀，去离子水洗涤，将沉淀在电热恒温鼓风干燥箱中100-105℃条件下干燥3-5h，将干燥后的固体研细；

S3.碳化：将制得的固体进行碳化，条件为在氮气气氛管式炉中2-5℃/min升至800-850℃,恒温煅烧1-3h，冷却后研磨收集得到碳化后产品，为牛磺酸改性聚吡咯。

10.一种如权利要求9所述的导电纤维在制造智能纤维中的应用。