弹性电磁屏蔽纤维及其制备方法与应用

1.本发明涉及纤维制备技术领域，尤其涉及一种弹性电磁屏蔽纤维及其制备方法与应用。


背景技术：

2.随着信息时代的不断发展，各种电子产品的数量急剧增加，而日常使用的电子产品易受外界电磁波干扰，而使其使用不便。同时这些电子产品本身也向外发射电磁波，从而造成电磁波公害。为了防止这种危害，多采用电磁屏蔽材料作防护。
3.为了制备电磁屏蔽材料，可以通过制备导电纤维，再将导电纤维制成织物来实现。然而，绝大多数的高分子材料是绝缘材料，由这些高分子制成的纤维同样是绝缘性的。因此，需要通过一定的手段将绝缘纤维制备成导电纤维，以解决其无法实现电磁屏蔽性能的弊端。
4.将绝缘纤维制成导电纤维的方法通常是将导电物质分散于绝缘纤维中或者是在绝缘纤维表面设置导电涂层，导电物质一般为炭黑、石墨、金属粉或金属化合物等。将导电物质分散于绝缘纤维中可以通过混溶或复合纺丝等方法完成，但是该方法存在导电物质在分散液中分散不均匀的弊端，从而导致纤维中的导电物质分布不均，影响导电性能，进而影响织物的电磁屏蔽性能。在绝缘纤维表面设置导电涂层可以通过涂覆、蒸镀、电镀等方法完成，该方法的不足之处在于：一方面，由于纤维本身的惰性，导电涂层与纤维的结合力较弱，导致涂层容易脱落，进而影响纤维的导电性能；另一方面，涂层的均匀性会影响纤维的导电性能，进而影响织物的电磁屏蔽性能。因此，可以直接利用金属丝作为导电介质，将纤维包覆于金属丝表面以形成导电纤维，该方法不存在导电介质在分散介质中分散不均匀的问题。
5.申请号为cn201510171061.9的专利公开了一种压电聚合物/金属复合纳米单纤维及其制备方法，纤维由导电金属丝芯层和压电聚合物皮层所组成，其制备步骤为：首先将聚合物溶解在单一或复配溶剂中，然后通过静电纺丝将溶液喷在金属丝表面，使其包覆一层聚合物纳米纤维皮层，最后将所得纤维在室温静置待溶剂挥发，即得。该方法的不足之处在于：(1)静电纺丝过程中，由于纳米纤维带有同种电荷相互排斥，导致其在金层丝表面无规则排布而使产物性能欠佳；(2)静电纺丝的射流拉伸速度不稳定，这也使纳米纤维在金属丝表面的排布不规则。
6.有鉴于此，有必要设计一种改进的弹性电磁屏蔽纤维及其制备方法与应用，以解决上述问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种弹性电磁屏蔽纤维及其制备方法与应用，将离心纺丝和自卷式收集相结合，使皮层纤维均匀、致密地横向缠绕在芯层上，得到孔隙分布均匀、粗细均匀的特殊结构的弹性电磁屏蔽纤维；该纤维的芯层和皮层均可以导电，且芯层的铜丝
和皮层的导电微粒均匀分布于纤维的芯层和皮层中，使所得纤维的导电性能较优，再结合其孔隙分布均匀、粗细均匀的特殊表面结构，制得的织物形成致密且均匀的导电层，且均匀的孔隙对电磁波还有一定的反射效果，使织物的电磁屏蔽性能较优。
8.为实现上述发明目的，本发明提供了一种弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，首先制备芯层，然后采用离心纺自卷式收集方法，将所述芯层作为自卷式收集单元，再收集皮层，得到弹性电磁屏蔽纤维；所述芯层和所述皮层均具有电磁屏蔽性能和弹性；
9.所述离心纺自卷式收集方法，包括如下步骤：
10.s1.制备纺丝原液；
11.s2.将步骤s1制得的所述纺丝原液通过自卷式收集的离心纺丝装置进行离心纺丝，使纺丝后的纤维卷绕于可以自转的所述自卷式收集单元上。
12.作为本发明的进一步改进，所述芯层包括弹性纤维和螺旋状的缠绕于所述弹性纤维表面的高导电性金属丝。
13.作为本发明的进一步改进，所述皮层包括弹性材料、聚丙烯腈和高导磁性微粒；按质量分数计，所述纺丝原液组成成分比例如下：所述弹性材料为10％-25％、所述聚丙烯腈为0.1％-15％、所述高导磁性微粒为0.1％-5％，余量为有机溶剂。
14.作为本发明的进一步改进，包括如下步骤：
15.s11.将金属丝螺旋缠绕于弹性纤维表面，得到芯层；所述弹性纤维的直径为0.1-2mm，螺旋结构中相邻金属丝之间的距离为0.1-2mm；
16.s21.将弹性材料、聚丙烯腈和高导磁性微粒按一定比例混合并均匀分散于有机溶剂中，经脱泡处理，得到皮层纺丝原液；
17.s31.将步骤s2制得的所述皮层纺丝原液通过所述自卷式收集的离心纺装置进行离心纺丝，使皮层纤维卷绕于步骤s11制备的可以自转的所述芯层上直到芯层完全被皮层包裹，得到弹性电磁屏蔽纤维。
18.作为本发明的进一步改进，步骤s31中，所述离心纺丝的转速为1000-8000r/min，温度为30-60℃、环境湿度为30％-50％；所述芯层收集线的转速为30-300r/min。
19.作为本发明的进一步改进，步骤s31中，所述离心纺丝的喷丝孔径0.1-1mm，收集距离为7-20cm；步骤s21中，所述皮层纺丝原液的浓度为20wt％-30wt％。
20.作为本发明的进一步改进，步骤s11中，所述弹性纤维包括聚氨酯纤维、聚酯复合弹性纤维、聚烯烃弹性纤维和氨纶中的一种；所述金属丝包括铜丝、镍丝、铂丝和铝丝中的一种；步骤s21中，所述弹性材料包括聚氨酯、聚醚嵌段酰胺、苯乙烯类热塑性橡胶和热塑性硫化橡胶中的一种或多种；所述高导磁性微粒包括四氧化三铁纳米颗粒、三氧化二铁纳米颗粒、氧化钴纳米颗粒中的一种或多种；所述有机溶剂为聚丙烯腈和弹性材料的良溶剂，优选为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺中的一种或多种。
21.本发明还提供了一种弹性电磁屏蔽纤维，采用上述所述的弹性电磁屏蔽纤维的制备方法制备得到。
22.作为本发明的进一步改进，所述弹性电磁屏蔽纤维的伸长率为10％-35％，由所述弹性电磁屏蔽纤维制备的织物的电磁屏蔽效能为30-40db，电磁屏蔽效率为90％-99％。
23.本发明还提供了一种上述所述的弹性电磁屏蔽纤维的应用，所述弹性电磁屏蔽纤维应用于电磁屏蔽材料的制备。
24.本发明的有益效果是：
25.(1)本发明制备的弹性电磁屏蔽纤维，先将金属丝螺旋缠绕于弹性纤维表面，形成芯层，再将离心纺丝和自卷式收集相结合，使皮层通过离心纺卷绕于高速自转的芯层表面，得到弹性电磁屏蔽纤维。在离心纺过程中，皮层纺丝原液甩出时，对纺丝细流进行一定的拉伸，当纺丝细流遇到高速旋转的芯层时(即芯层收集线)，再次发生拉伸，得到纤细的单根纤维，并将其卷绕在自转的芯层上，使皮层纤维交错层层缠绕在芯层上，单根纤维之间发生不同程度的交缠，皮层纤维之间有一定的孔隙，同时由于离心纺转速高，离心纺丝的纤维在一定区域面积内较为均匀，如果芯层收集线为连续且可沿纤维方向运行自转时，有实现大面积产业化生产的前景。该收集方法简单新颖，效率高，且可控性好，便于大规模生产。
26.(2)本发明制备的弹性电磁屏蔽纤维，芯层和皮层均可以导电，且芯层的金属丝和皮层的高导磁性微粒均匀分布于纤维的芯层和皮层中(芯层具有导电性和弹性，皮层具有高导磁性、导电性和弹性)，即纤维各处分布的导电物质均匀，使所得纤维的导电性能较优，再结合其孔隙分布相对均匀、粗细均匀的特殊表面结构，所制得的织物形成致密且均匀的导电层，且纤维与纤维之间的孔隙对电磁波还有一定的反射效果，使织物对不同频率的电磁波具有优异的电磁屏蔽效果。皮层中的高导磁性微粒本身具有优异的电磁屏蔽效能，导电性和高导磁性微粒协同提高织物的电磁屏蔽效能。同时，皮层致密地包缠于芯层的表面，且芯层采用金属丝和弹性纤维复合结构，不仅增加了纤维的弹性性能，而且增加了纤维的强度，进而增加了织物的弹性性能和强度。另外，金属丝较为柔软，制得的织物具有一定的柔性。
27.(3)本发明纤维收集过程采用的收集装置，在芯层收集线两端设置用于夹持其两端的夹具，在芯层收集线自转的过程中，由于夹具的存在，芯层收集线两端的转动状态保持一致，使单根纤维分布于芯层收集线的的部位，得到均匀性好的纤维束，为弹性电磁屏蔽纤维的制备提供保障。
附图说明
28.图1为本发明弹性电磁屏蔽纤维的制备流程示意图。
29.图2为本发明制备的弹性电磁屏蔽纤维的结构示意图。
30.图3为本发明自卷式收集的离心纺装置的纤维收集装置图。
31.附图标记
32.10-安装板；11-连接杆；20-电力驱动装置；21-转速调节器；30-连接轴；31-第一齿轮；40-安装轴；41-第二齿轮；42-夹具；50-传动带。
具体实施方式
33.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
34.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
35.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他
性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
36.本发明提供了一种弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，首先制备芯层，然后采用离心纺自卷式收集方法，将芯层作为自卷式收集单元，再收集皮层，得到弹性电磁屏蔽纤维；芯层和皮层均具有电磁屏蔽性能和弹性；
37.离心纺自卷式收集方法，包括如下步骤：
38.s1.制备纺丝原液；
39.s2.将步骤s1制得的纺丝原液通过自卷式收集的离心纺丝装置进行离心纺丝，使纺丝后的纤维均匀、致密地卷绕于可以自转的自卷式收集单元上。
40.优选地，自卷式收集单元为芯层收集线，纤维卷绕在芯层收集线上，在本实施例中，弹性电磁屏蔽纤维的芯层即为芯层收集线。
41.芯层包括弹性纤维和螺旋状的缠绕于弹性纤维表面的高导电性金属丝；弹性纤维包括聚氨酯纤维、聚酯复合弹性纤维、聚烯烃弹性纤维和氨纶中的一种；金属丝包括铜丝、镍丝、铂丝和铝丝中的一种。
42.皮层包括弹性材料、聚丙烯腈和高导磁性微粒，按质量分数计，纺丝原液组成成分比例如下：弹性材料为10％-25％、聚丙烯腈为0.1％-15％、高导磁性微粒为0.1％-5％，余量为有机溶剂。其中，弹性材料包括聚氨酯、聚醚嵌段酰胺、苯乙烯类热塑性橡胶和热塑性硫化橡胶中的一种或多种；高导磁性微粒包括四氧化三铁纳米颗粒、三氧化二铁纳米颗粒、氧化钴纳米颗粒中的一种或多种。有机溶剂为聚丙烯腈和弹性材料的良溶剂，包括n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺中的一种或多种。
43.在一些实施例中，皮层还包括阻燃剂，以制备具有阻燃性能的弹性电磁屏蔽纤维。
44.具体地，如图1所示，弹性电磁屏蔽纤维的制备方法包括如下步骤：
45.s11.制备芯层：
46.将金属丝螺旋缠绕于弹性纤维表面，得到芯层。弹性纤维的直径为0.1-2mm，螺旋结构中相邻金属丝之间的距离为0.1-2mm。
47.采用金属丝和弹性纤维复合的芯层结构，在伸缩过程中，弹性纤维和螺旋状的金属丝同时进行伸缩，不仅增加的了芯层的弹性性能，而且增加了芯层的强度，同时金属丝均匀附着于弹性纤维表面，使芯层的导电性能优越，这些均为弹性电磁屏蔽纤维的性能提供保证，使制备的弹性电磁屏蔽纤维弹性、导电性和强度均较优，进而使由该弹性电磁屏蔽纤维制成的织物的电磁屏蔽性能较优。
48.s21.制备皮层纺丝原液：
49.将弹性材料、聚丙烯腈和高导磁性微粒按一定比例混合并均匀分散于有机溶剂中，经脱泡处理，得到皮层纺丝原液。
50.具体地，将高导磁性微粒置于有机溶剂中超声振荡1-2h，在温度为40-60℃的水浴中加入聚丙烯腈和弹性材料，搅拌1-3h，形成混合溶液，再经过3-5h的脱泡处理，得到浓度为20wt％-30wt％的皮层纺丝原液。优选地，按质量分数计，纺丝原液组成成分比例如下：弹性材料为10％-25％、聚丙烯腈为0.1％-15％、高导磁性微粒为0.1％-5％，余量为有机溶剂。脱泡处理的真空度为(-0.08)-(-0.1)mpa，温度为30-50℃。
51.s31.制备弹性电磁屏蔽纤维：
52.将步骤s21制得的皮层纺丝原液通过自卷式收集的离心纺装置进行离心纺丝，使皮层纤维卷绕于步骤s1制备的可以自转的芯层上直到芯层完全被皮层包裹，得到弹性电磁屏蔽纤维，所得弹性电磁屏蔽纤维的结构如图2所示。
53.其中，离心纺丝的转速为1000-8000r/min，温度为30-60℃、环境湿度为30％-50％，离心纺丝的喷丝孔径为0.1-1mm，收集距离为7-20cm；芯层收集线的转速为30-300r/min。
54.其中，自卷式收集的离心纺装置包括纺丝罐以及设置于纺丝罐下方的纤维收集装置；
55.具体地，纤维收集装置包括收集组件、用于带动收集组件旋转的转动组件以及用于驱动转动组件旋转的驱动装置；转动组件与驱动装置连接，且转动组件和收集组件通过传送带连接；收集组件包括芯层收集线和两个用于夹持芯层收集线两端的夹具42；驱动装置驱动转动组件旋转，从而带动传送带旋转，进而带动夹具42和芯层收集线旋转，将纤维收集在芯层收集线上。
56.如图3所示，为纤维收集装置的一种优选结构，包括连接轴30、分设于连接轴30两端的第一齿轮31、用于驱动一个第一齿轮31转动的驱动装置、以及设置于连接轴30一侧的两组安装轴40；两组安装轴40同轴设置，并在其上设置有分别对应与两组第一齿轮31通过传动带50连接的第二齿轮41，两组安装轴40的相对一端均设置有用于夹持纤维的夹具42。
57.驱动装置为电力驱动装置20，电力驱动装置20与转速调节器21线连接。该装置还设有用于支撑的安装板10和连接杆11。
58.具体操作为：将芯层收集线的两端通过夹具42夹紧，并保证芯层收集线与安装轴40同轴(本发明的芯层收集线即为金属丝螺旋缠绕于弹性纤维表面形成的芯层，螺旋缠绕结构可以增加芯层的强度，防止纺丝过程中芯层的断裂)。随后，打开电力驱动装置20，并通过速度旋钮调节电力驱动装置20的输出功率。电力驱动装置20驱动位于其相近一侧的第一齿轮31转动，第一齿轮31进而通过连接轴30驱动另一第一齿轮31同步转动。同时，两组第一齿轮31分别通过传动带50驱动第二齿轮41转动。第二齿轮41进而通过安装轴40驱动夹具42转动，夹具42夹紧芯层收集线驱动其与之同步转动，从而实现芯层收集线的自转，进而使聚丙烯腈纤维收集于芯层收集线上。
59.整个过程通过纺丝罐和纤维收集装置的配合完成，例如可通过调节纺丝罐上喷头与纤维收集装置的相对位置提高纤维收集缠绕的均匀性和致密性，具体地，可以将纺丝罐上喷头设置成自由移动的，使喷头相对于芯层收集线左右往复移动，从而使皮层纤维在一定的区域内均匀地缠绕在整个芯层收集线上；或者可以将芯层收集线设置成自由移动的，使芯层收集线相对于喷头左右往复移动，从而使皮层纤维均匀地缠绕在整个芯层收集线上，进而形成弹性电磁屏蔽纤维(如图1所示，纤维收集装置为水平放置)。
60.根据离心纺丝的特点，皮层纤维能在离心区域内均匀分布，从而使其均匀缠绕在芯层收集线上；同时，从离心纺的纺丝罐喷头喷出的纺丝细流在拉伸过程中溶剂未完全挥发，所以离心纺出的皮层纤维对芯层收集线有一定的附着力，从而使皮层能以一定的附着力缠绕在芯层收集线上。
61.本发明还提供了一种弹性电磁屏蔽纤维，采用上述所述的弹性电磁屏蔽纤维的制
备方法制备得到。所得弹性电磁屏蔽纤维伸长率为10％-35％，由该弹性电磁屏蔽纤维制备的织物的电磁屏蔽效能为30-40db，电磁屏蔽效率为90％-99％。
62.本发明还提供了一种上述所述的弹性电磁屏蔽纤维的应用，所述弹性电磁屏蔽纤维应用于电磁屏蔽材料的制备。
63.下面通过多个实施例对本发明进行详细描述：
64.实施例1
65.一种弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，包括如下步骤：
66.s11.制备芯层：
67.将铜丝均匀螺旋缠绕于弹性聚氨酯细线表面，得到芯层。弹性纤维的直径为1mm。螺旋结构中相邻铜丝之间的距离为1mm。
68.s21.制备皮层纺丝原液：
69.将四氧化三铁纳米颗粒置于n,n-二甲基甲酰胺中超声振荡1h，在温度为50℃的水浴中加入聚丙烯腈和聚氨酯，搅拌2h，形成混合溶液。按质量分数计，聚氨酯为15％、聚丙烯腈5％、四氧化三铁纳米颗粒为2.5％，余量为n,n-二甲基甲酰胺，随后放入脱泡机中，于真空度为-0.09mpa，温度为40℃下脱泡处理4h，得到皮层纺丝原液。
70.s31.制备弹性电磁屏蔽纤维：
71.将步骤s21制得的皮层纺丝原液通过自卷式收集的离心纺装置进行离心纺丝，使皮层纤维卷绕于步骤s11制备的可以自转的芯层上直到芯层完全被皮层包裹，得到弹性电磁屏蔽纤维。
72.其中，离心纺丝的转速为4000r/min，温度为30℃、环境湿度为40％，收集距离为15cm；芯层收集线的转速为150r/min。
73.实施例2-3
74.一种弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤s11中，弹性纤维的直径不同，其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。
75.实施例4-5
76.一种弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤s11中，铜丝缠绕的密集度不同，螺旋结构中相邻铜丝之间的距离不同，其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。
77.如表1所示，为实施例1-5制备的弹性电磁屏蔽纤维的伸长率(即弹性伸长率)及由该弹性电磁屏蔽纤维制备的织物的电磁屏蔽相关数据(电磁屏蔽效能和电磁屏蔽效率)，电磁波的频率为20mhz-2ghz。(织物通过编织机直接制成)
78.表1实施例1-5制备的弹性电磁屏蔽纤维相关数据
[0079][0080]
由表1可知，随着弹性纤维直径的增大(实施例1、2、3)，制备的纤维弹性伸长率逐渐减小，织物的电磁屏蔽效能和电磁屏蔽效率逐渐增大。这主要是因为，随着弹性纤维的直径增大，发生弹性形变的难易程度增加，即芯层发生弹性形变的难易程度增加，从而使制得的纤维伸长率减小；而随着纤维直径的增大，离心纺自卷式收集过程中，随着皮层均匀致密地卷绕于芯层上，得到的纤维的孔隙率较大，孔隙的存在对电磁波具有一定的反射效果，从而使织物的电磁屏蔽效能和电磁屏蔽效率逐渐增大。但是，弹性纤维的直径过大时，纤维和织物的各种性能均下降。
[0081]
随着相邻铜丝的距离减小(实施例1、4、5)，制备的纤维的弹性伸长率、织物的电磁屏蔽效能和电磁屏蔽效率均呈现增大的趋势。这主要是因为，随着相邻铜丝的距离的减小，芯层上的铜丝更为致密，芯层的导电性更好；同时，芯层收集线更为致密均匀，在离心纺自卷式收集的过程中，皮层材料更容易均匀卷绕于芯层上，得到孔隙均匀且结构较优的电磁屏蔽纤维，从而使织物的电磁屏蔽效能和电磁屏蔽效率逐渐增大。
[0082]
实施例6-11
[0083]
一种弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤s21中，聚氨酯、聚丙烯腈和四氧化三铁纳米颗粒三者的比例不同，其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。
[0084]
如表2所示，为实施例6-11制备的弹性电磁屏蔽纤维的伸长率及由该弹性电磁屏蔽纤维制备的织物的电磁屏蔽相关数据(电磁屏蔽效能和电磁屏蔽效率)，电磁波的频率为20mhz-2ghz。(织物通过编织机直接制成)
[0085]
表2实施例6-11制备的弹性电磁屏蔽纤维相关数据
[0086][0087]
由表2可知，随着聚丙烯腈含量的增加(实施例1、6、7)，制备的纤维弹性伸长率、织物的电磁屏蔽效能和电磁屏蔽效率均逐渐减小。这说明，聚丙烯腈的加入，虽然有利于纤维的纺丝，能增强纤维的强度，但其含量对纤维及其织物的性能有影响。
[0088]
随着四氧化三铁纳米颗粒含量的增加(实施例6、8、9)，制备的纤维弹性伸长率减小，而织物的电磁屏蔽效能和电磁屏蔽效率均逐渐增大。这主要是因为随着四氧化三铁纳米颗粒含量的增加，皮层材料的弹性形变减小，进而使纤维的弹性伸长率减小，但是皮层的导电性和导磁性增加，进而使织物的电磁屏蔽效能和电磁屏蔽效率均逐渐增大。
[0089]
随着聚氨酯含量的增加(实施例1、10、11)，制备的纤维弹性伸长率增大，而织物的电磁屏蔽效能和电磁屏蔽效率均逐渐减小。
[0090]
实施例12-16
[0091]
一种弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤s31中，离心纺丝过程中离心纺丝的转速、芯层收集线的转速及收集距离不同，其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。
[0092]
如表3所示，为实施例12-16制备的弹性电磁屏蔽纤维的伸长率及由该弹性电磁屏蔽纤维制备的织物的电磁屏蔽相关数据(电磁屏蔽效能和电磁屏蔽效率)，电磁波的频率为20mhz-2ghz。(织物通过编织机直接制成)
[0093]
表3实施例12-16制备的弹性电磁屏蔽纤维相关数据
[0094][0095]
由表3可知，随着离心纺丝的转速和芯层收集线的转速同时增加(实施例1和14)，制备的纤维弹性伸长率、织物的电磁屏蔽效能和电磁屏蔽效率变化不大，说明当离心纺丝的转速和芯层收集线的转速相匹配时，芯层和皮层均处于合适的转速时，得到的纤维的孔隙、成分均匀性较好，使得纤维的结构较好，进而使织物的性能较好。而当离心纺丝的转速较小，芯层收集线的转速较大时(实施例15)，制备的纤维和织物的性能会受到影响。当离心纺丝的转速和芯层收集线的转速同时减小时(实施例16)，制备的纤维弹性伸长率较优，织物的电磁屏蔽效能和电磁屏蔽效率减小，这主要是因为，随着离心纺丝的转速和芯层收集线的转速的减小，得到的皮芯结构有所差异，从而影响织物的性能。
[0096]
随着收集距离的增加(实施例1、12、13)，制备的纤维弹性伸长率增大，织物的电磁屏蔽效能和电磁屏蔽效率减小。
[0097]
对比例1
[0098]
一种弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，芯层材料只有聚氨酯纤维，外层没有包覆铜丝，直接将聚氨酯纤维作为芯层收集线，得到弹性电磁屏蔽纤维。该弹性电磁屏蔽纤维伸长率24.7％，伸长率有所增加；织物的电磁屏蔽效能22db，电磁屏蔽效率81.9％，织物的电磁屏蔽效能和电磁屏蔽效率明显减小，这说明只有皮层导电的纤维，单根纤维的导电性能较差，进而使制得的织物的电磁屏蔽性能(效能和效率)较差。
[0099]
对比例2
[0100]
一种弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，芯层材料只有铜丝，没有聚氨酯，直接将细直铜丝作为芯层收集线，得到弹性电磁屏蔽纤维。该弹性电磁屏蔽纤维的伸长率18.9％，织物的电磁屏蔽效能33db，电磁屏蔽效率94.18％，织物的电磁屏蔽性能(效能和效率)有所减小，这说明螺旋状的铜丝制成的织物中，导电物质形成的导电层更致密，进而使制得的织物的电磁屏蔽性能较优。拉伸率明显减小，这说明直线状的铜丝限制了纤维的弹性性能。
[0101]
对比例3
[0102]
一种弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，皮层中不含聚丙烯腈，只有聚氨酯和四氧化三铁纳米颗粒，四氧化三铁纳米颗粒仍保持原有的质量比，
得到弹性电磁屏蔽纤维。该弹性电磁屏蔽纤维的伸长率39.9％，织物的电磁屏蔽效能37db，电磁屏蔽效率96.98％，虽然纤维及织物的各种性能有所提高，但没有聚丙烯腈的存在，纺丝过程不好控制，且纤维的强度明显较差。
[0103]
对比例4
[0104]
一种弹性电磁屏蔽纤维的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，将皮层中四氧化三铁纳米颗粒换成石墨烯，得到弹性电磁屏蔽纤维。该弹性电磁屏蔽纤维的伸长率20.3％，织物的电磁屏蔽效能30db，电磁屏蔽效率91.09％，织物的电磁屏蔽性能有所减小，这说明导磁性微粒(既导电也导磁)对织物的电磁屏蔽性能有正面的积极作用，进一步说明导电性和高导磁性微粒协同提高织物的电磁屏蔽效能。
[0105]
综上所述，本发明提供的一种弹性电磁屏蔽纤维及其制备方法与应用，将离心纺丝和自卷式收集相结合，使皮层纤维均匀、致密地横向缠绕在芯层上，单根纤维之间发生不同程度的交缠，且芯层的不同部位卷绕的皮层纤维分布均匀，得到孔隙分布均匀、粗细均匀的特殊结构的弹性电磁屏蔽纤维；该纤维的芯层和皮层均可以导电，且芯层的铜丝和皮层的导电微粒均匀分布于纤维的芯层和皮层中，使所得纤维的导电性能较优，再结合其孔隙分布均匀、粗细均匀的特殊表面结构，制得的织物形成致密且均匀的导电层，且均匀的孔隙对电磁波还有一定的反射效果，使织物的电磁屏蔽性能较优。
[0106]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。