1.本发明涉及一种石墨烯抗切割纤维及其制备方法，具体地，涉及一种石墨烯高抗切割特种纤维及其制备方法。
背景技术：
2.石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者尚未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的链接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品，几乎完全透明，却极为致密，不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法通过，导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。
3.石墨烯是一种性能优越的二维材料，当在普通纤维中添加一定比例的石墨烯及添加剂时，能够极大提高该复合纤维的防切割性能。
技术实现要素：
4.本发明的目的是提供一种石墨烯抗切割纤维及其制备方法，制备方法简单，抗切割性能优异，可应用的领域广泛。
5.为了达到上述目的，本发明提供了一种石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、碳纤维粉、玻璃纤维粉、氮化硅、氧化铝粉、粘结剂、分散剂；步骤2，将各原料搅拌混合均匀，制备石墨烯抗切割浆料；步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗切割浆料包覆在纤维之外；步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，得到石墨烯高抗切割特种纤维。
6.上述的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的步骤1中，各原料按重量份数计包含：石墨烯材料1
‑
8份，碳纤维粉10
‑
60份、玻璃纤维粉5
‑
30份、氮化硅10
‑
50份、氧化铝粉5
‑
60份，粘结剂1
‑
30份，分散剂0.1
‑
1份。
7.上述的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的石墨烯材料包含化学气相沉积法制备的石墨烯、二氧化碳超临界膨胀剥离石墨烯、化学氧化剥离的氧化石墨烯、偶联剂改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、溴代十二烷改性氧化石墨烯中的任意一种或多种。
8.上述的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的粘结剂包含甲基丙烯酸酯、环氧树脂、羧甲基纤维素、醋酸乙烯树脂中的任意一种或多种。
9.上述的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的分散剂包含聚乙烯醇、明胶、纤维素醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或多种。
10.上述的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的步骤3中，浸渍涂覆的
方式是采用纱线上浆设备对纤维进行上浆处理。
11.上述的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的步骤3中，浸渍涂覆的设备采用纱线上浆机，以5
‑
80m/min的速度对纤维进行上浆处理。
12.上述的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的纤维包含锦纶长丝、涤纶长丝、石墨烯锦纶长丝、石墨烯涤纶长丝中的任意一种或多种。
13.上述的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其中，所述的步骤4中，烘干温度为30
‑
150℃。
14.本发明还提供了通过上述的方法制备的石墨烯高抗切割特种纤维。
15.本发明提供的石墨烯高抗切割特种纤维及其制备方法具有以下优点：
16.本发明制备的抗切割纤维采用en388进行测试可以达到抗切割5级标准，而且涂层牢固不脱落，成本低廉，可以应用在抗切割手套、抗切割服装等领域，特别是在安防领域将会有广阔的应用前景。
17.本方法制备石墨烯抗切割纤维，工艺简单易操作，成本低廉，经济效益高，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
18.以下对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
19.本发明提供的石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其包含：
20.步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、碳纤维粉、玻璃纤维粉、氮化硅、氧化铝粉、粘结剂、分散剂；步骤2，将各原料通过高速搅拌机，搅拌混合均匀，制备石墨烯抗切割浆料；步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗切割浆料包覆在纤维之外；步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，得到石墨烯高抗切割特种纤维。
21.优选地，步骤1中的原料按重量份数计包含：石墨烯材料1
‑
8份，碳纤维粉10
‑
60份、玻璃纤维粉5
‑
30份、氮化硅10
‑
50份、氧化铝粉5
‑
60份，粘结剂1
‑
30份，分散剂0.1
‑
1份。
22.石墨烯材料包含化学气相沉积法制备的石墨烯、二氧化碳超临界膨胀剥离石墨烯、化学氧化剥离的氧化石墨烯、偶联剂改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、溴代十二烷改性氧化石墨烯中的任意一种或多种。
23.粘结剂包含甲基丙烯酸酯、环氧树脂、羧甲基纤维素、醋酸乙烯树脂中的任意一种或多种。
24.分散剂包含聚乙烯醇、明胶、纤维素醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或多种。
25.步骤3中，浸渍涂覆的方式是采用纱线上浆设备对纤维进行上浆处理。
26.步骤3中，浸渍涂覆的设备采用纱线上浆机，以5
‑
80m/min的速度对纤维进行上浆处理。
27.纤维包含锦纶长丝、涤纶长丝、石墨烯锦纶长丝、石墨烯涤纶长丝中的任意一种或多种。
28.步骤4中，烘干温度为30
‑
150℃。
29.本发明中采用的设备均为本领域内技术人员所知的现有设备。
30.本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯高抗切割特种纤维。
31.下面结合实施例对本发明提供的石墨烯高抗切割特种纤维及其制备方法做更进一步描述。
32.实施例1
33.一种石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其包含：
34.步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、碳纤维粉、玻璃纤维粉、氮化硅、氧化铝粉、粘结剂、分散剂。
35.优选地，各原料按重量份数计包含：石墨烯材料1份，碳纤维粉10份、玻璃纤维粉5份、氮化硅10份、氧化铝粉5份，粘结剂1份，分散剂0.1份。
36.石墨烯材料包含化学气相沉积法制备的石墨烯。
37.粘结剂包含甲基丙烯酸酯。
38.分散剂包含聚乙烯醇。
39.步骤2，将各原料搅拌混合均匀，制备石墨烯抗切割浆料。
40.步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗切割浆料包覆在纤维之外。
41.浸渍涂覆是采用纱线上浆设备，优选为纱线上浆机，以5
‑
80m/min的速度对纤维进行上浆处理。
42.纤维包含锦纶长丝。
43.步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，烘干温度为30
‑
150℃，得到石墨烯高抗切割特种纤维。
44.本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯高抗切割特种纤维。
45.实施例2
46.一种石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其包含：
47.步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、碳纤维粉、玻璃纤维粉、氮化硅、氧化铝粉、粘结剂、分散剂。
48.优选地，各原料按重量份数计包含：石墨烯材料2份，碳纤维粉20份、玻璃纤维粉10份、氮化硅20份、氧化铝粉15份，粘结剂10份，分散剂0.3份。
49.石墨烯材料包含二氧化碳超临界膨胀剥离石墨烯、化学氧化剥离的氧化石墨烯。
50.粘结剂包含环氧树脂。
51.分散剂包含明胶。
52.步骤2，将各原料搅拌混合均匀，制备石墨烯抗切割浆料。
53.步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗切割浆料包覆在纤维之外。
54.浸渍涂覆是采用纱线上浆设备，优选为纱线上浆机，以5
‑
80m/min的速度对纤维进行上浆处理。
55.纤维包含涤纶长丝。
56.步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，烘干温度为30
‑
150℃，得到石墨烯高抗切割特种纤维。
57.本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯高抗切割特种纤维。
58.实施例3
59.一种石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其包含：
60.步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、碳纤维粉、玻璃纤维粉、氮
化硅、氧化铝粉、粘结剂、分散剂。
61.优选地，各原料按重量份数计包含：石墨烯材料4份，碳纤维粉35份、玻璃纤维粉18份、氮化硅30份、氧化铝粉30份，粘结剂20份，分散剂0.5份。
62.石墨烯材料包含偶联剂改性氧化石墨烯。
63.粘结剂包含羧甲基纤维素。
64.分散剂包含纤维素醚。
65.步骤2，将各原料搅拌混合均匀，制备石墨烯抗切割浆料。
66.步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗切割浆料包覆在纤维之外。
67.浸渍涂覆是采用纱线上浆设备，优选为纱线上浆机，以5
‑
80m/min的速度对纤维进行上浆处理。
68.纤维包含石墨烯锦纶长丝。
69.步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，烘干温度为30
‑
150℃，得到石墨烯高抗切割特种纤维。
70.本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯高抗切割特种纤维。
71.实施例4
72.一种石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其包含：
73.步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、碳纤维粉、玻璃纤维粉、氮化硅、氧化铝粉、粘结剂、分散剂。
74.优选地，各原料按重量份数计包含：石墨烯材料6份，碳纤维粉50份、玻璃纤维粉25份、氮化硅40份、氧化铝粉45份，粘结剂25份，分散剂0.8份。
75.石墨烯材料包含氨基高分子改性氧化石墨烯或阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯。
76.粘结剂包含醋酸乙烯树脂。
77.分散剂包含十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
78.步骤2，将各原料搅拌混合均匀，制备石墨烯抗切割浆料。
79.步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗切割浆料包覆在纤维之外。
80.浸渍涂覆是采用纱线上浆设备，优选为纱线上浆机，以5
‑
80m/min的速度对纤维进行上浆处理。
81.纤维包含石墨烯涤纶长丝。
82.步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，烘干温度为30
‑
150℃，得到石墨烯高抗切割特种纤维。
83.本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯高抗切割特种纤维。
84.实施例5
85.一种石墨烯高抗切割特种纤维的制备方法，其包含：
86.步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、碳纤维粉、玻璃纤维粉、氮化硅、氧化铝粉、粘结剂、分散剂。
87.优选地，各原料按重量份数计包含：石墨烯材料8份，碳纤维粉60份、玻璃纤维粉30份、氮化硅50份、氧化铝粉60份，粘结剂30份，分散剂1份。
88.石墨烯材料包含溴代十二烷改性氧化石墨烯。
89.粘结剂包含甲基丙烯酸酯、环氧树脂、羧甲基纤维素、醋酸乙烯树脂中的任意多种。
90.分散剂包含聚乙烯醇、明胶、纤维素醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的任意多种。
91.步骤2，将各原料搅拌混合均匀，制备石墨烯抗切割浆料。
92.步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗切割浆料包覆在纤维之外。
93.浸渍涂覆是采用纱线上浆设备，优选为纱线上浆机，以5
‑
80m/min的速度对纤维进行上浆处理。
94.纤维包含锦纶长丝、涤纶长丝、石墨烯锦纶长丝、石墨烯涤纶长丝中的任意多种。
95.步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，烘干温度为30
‑
150℃，得到石墨烯高抗切割特种纤维。
96.本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯高抗切割特种纤维。
97.对本发明各实施例制备的抗切割纤维进行试验，根据en388测试，能够达到最高级别5级，具有优异的抗切割性能。
98.本发明提供的石墨烯高抗切割特种纤维及其制备方法，通过制备制备石墨烯抗切割浆料，然后将纤维通过浸渍涂覆的方法包覆该石墨烯抗切割浆料，最后烘干得到石墨烯高抗切割特种纤维。该方法能够制备一种高抗切割特种纤维，该纤维具有很好的防切割性能，应用领域广泛，并且制备方法简单、成本低廉、经济效益高，适合大规模工业化生产。
99.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。