[发明专利]一种生物质石墨烯‑氨纶复合纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纺织织造技术领域，具体涉及一种生物质石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以SP2杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的二维材料，是目前已知的最薄和最坚硬的单原子厚度材料，自身具有许多极为优异的性能，其杨氏模量达到1100GPa，断裂强度为130GPa，在复合纤维领域具有广阔的应用前景。

然而由于石墨烯自身结构的影响，其表面能很高，导致其容易发生形变，石墨烯片的卷曲、层叠以及团聚等一系列的问题，如果石墨烯与纳米复合纤维基体材料相容性差，将使得石墨烯在纳米复合纤维基体材料中分散不均匀，使得石墨烯在纳米复合纤维基体材料中分散不均匀，使得石墨烯片层卷曲或形成团聚，从而使得复合材料在应用中形成应力集中点，极大的削弱以石墨烯为增强相的纳米复合纤维材料的性能，此外，如果石墨烯与纳米复合纤维基体材料相容性差，石墨烯与基体材料结合欠紧密，将不能起到良好的传递和分散载荷的作用，表现在复合材料中石墨烯与纳米复合纤维基体材料再受力的过程中产生滑动而使得复合材料的力学性能降低和失效。

氨纶弹性纤维具有的软硬段镶嵌的链段结构，使得纤维的初始模量很低，回复性能强，但是氨纶与石墨烯复合纤维现在介绍较为少，公开的工艺也较为复杂，不利于工厂进行大规模的生产。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，现提供一种生物质石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种生物质石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法，其创新点在于：经过氨纶丝原液的制备、石墨烯和氨纶丝原液的混合、纺丝步骤，完成生物质石墨烯-氨纶复合纤维的制备；具体步骤如下：

(1)氨纶丝原液的制备：经过预聚合、聚合、辅料添加制备得到氨纶丝原液，具体步骤如下：

A.预聚合：用计量泵分别将二苯甲基甲烷二异氰酸酯和聚丁二醇放于混合器中进行混合搅拌反应，制备得到预聚合物；

B.聚合：将预聚合物与二甲基乙酰胺反应得到聚合物，所述聚合反应的温度为60-90℃，所述聚合物的固含量为6-9％；

C.辅料添加：向聚合物中添加纺织添加剂，所述纺织添加剂占聚合物的质量比为1-4％，完成氨纶丝原液的制备；

(2)石墨烯和氨纶丝原液的混合：将聚合物与石墨烯进行混合，同时添加偶联剂，制备得到纺丝混合液，所述聚合物、石墨烯和偶联剂的质量比为80-90：0.2-1：1-10；

(3)纺丝：将上述步骤制备得到的混合液采用溶液纺丝的方法，制备得到生物质石墨烯-氨纶复合纤维。

进一步的，所述步骤(1)中的二苯甲基甲烷二异氰酸酯和聚丁二醇的摩尔比为1:1.5-2.5，所述混合搅拌转速为5000-6000r/min。

进一步的，所述步骤(1)中的预聚合物与二甲基乙酰胺的质量比为1:0.01-0.05，所述纺织添加剂为抗氧化剂、消光剂、润滑剂、抗紫外剂、防黄剂、助染剂和耐氯剂。

进一步的，所述步骤(3)中的溶液纺丝过程中喷丝头温度为240-270℃，所述纺丝速度为820-900m/min。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明制备得到的复合纤维具有几号的伸缩性能、导电性和远红外保暖性，本发明的复合纤维能够有效的应于于服装领域，并可提高服饰的保暖效果，与传统的氨纶长丝相比，在抗菌抑菌、远红外保暖、抗紫外线方面，具有明显的提高。

(2)本发明的制备方法不需要复杂的步骤和长时间的反应过程，只要简单的与石墨烯进行协同复合就可以达到非常好的结果，工艺简单，适用于工厂的大规模生产。

(3)本发明制备得到复合纤维，具有抗静电、抗菌、防臭、阻燃、抗辐射、弹性好和耐热性高的特点，断裂强度和断裂伸长率提高明显，产品环保绿色，手感柔软。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

如图1所示为本发明的工艺流程图。

实施例1

一种生物质石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法，经过氨纶丝原液的制备、石墨烯和氨纶丝原液的混合、纺丝步骤，完成生物质石墨烯-氨纶复合纤维的制备；具体步骤如下：

(1)氨纶丝原液的制备：经过预聚合、聚合、辅料添加制备得到氨纶丝原液，具体步骤如下：