[发明专利]一种多功能化再生纤维素复合纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种多功能化再生纤维素复合纤维的制备方法，通过再生纤维素以及氧化石墨烯混合制备纺丝液，混合凝固浴中纺丝，然后经过多级水洗以及高温蒸汽牵伸制备了再生纤维素/氧化石墨烯复合纤维。此方法简单且极易工业化，纤维素原料来源广泛，价格低廉。所制备的再生纤维素/氧化石墨烯复合纤维抗静电性能得到明显的提高，抗静电性能具有可设计性，具有优异的力学性能，杀菌性能以及抗紫外远红外性能，同时也具备纤维素的柔软、透气、吸湿性好以及易染色等优点，可广泛应用在纺织行业中。

技术领域

本发明涉及一种多功能化再生纤维素复合纤维的制备及应用。

技术背景

纤维素是一种用途广泛的高分子，能从棉、麻、竹子、树、灌木等原料制备再生纤维素，同时也可以从虾、鳖等水产品和昆虫等节肢动物的外壳制备的再生纤维素，具有存储量大，易再生，易降解等优点。利用纤维素制备的再生纤维素纤维具有优异的柔软性、光滑性、吸湿性以及易染色等优点。

目前的报道中主要还未报道多功能化的再生纤维素纤维，一些研究者对再生纤维素复合纤维的研究主要集中在对再生纤维素纤维的机械性能以及热性能的研究，对于多功能化再生纤维素纤维/氧化石墨烯复合纤维的报道较少，且其制备的复合纤维并不具备抗静电性能，同时因为纤维素需要离子液体来溶解，例如NaOH等，在初始加入片氧化石墨烯到体系中时，不利于片状氧化石墨烯的分散，片状氧化石墨烯易在体系中堆叠团聚，制备的复合纤维力学性能较差或力学性能的离散性较大，不能制备机械性能稳定地复合纤维。

本发明通过引入球状氧化石墨烯，通过调节转速进行原位展开，使氧化石墨烯先以球状的形式均匀分散在再生纤维素溶液中，同时不会发生团聚和堆叠，加大转速使球状氧化石墨烯展开，展开的氧化石墨烯与再生纤维素的分子链会协同取向，增加纤维的强度。同时边界以及表面的含氧官能团与再生纤维素上大量的羟基形成氢键或脱水形成共价键，在混合凝固浴中纺丝制备了再生纤维素氧化石墨烯复合纤维，并且通过多级拉伸以及最后的高温牵伸对氧化石墨烯进行了一定程度上的还原，制备的再生纤维素/氧化石墨烯复合纤维不仅具有优异的柔软性、光滑性、吸湿性以及易染色等优点，而且还具有优异的抗静电性能、力学性能，杀菌性能以及抗紫外远红外性能。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种具有优异抗静电性能、高强度、高良品率等优异性能的多功能化再生纤维素/氧化石墨烯复合纤维的制备方法。

本发明采用以下技术方案：一种多功能化再生纤维素复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将NaOH、尿素、干态再生纤维素按照质量比依次加入水中，其中m_NaOH：m_尿素：m_{干态再生纤维素}：m_水＝7.5-10:10-15:1-10:100，在-15℃～0℃的冰盐浴中搅拌至完全分散，备用。

(2)将球状氧化石墨烯粉末加入步骤(1)中制备的分散液，在-15℃～0℃的冰盐浴中搅拌，起始速率为50-100rpm搅拌4h，调整搅拌速率至300～400rpm，搅拌30min，得到氧化石墨烯的复合纺丝液。其中，球状氧化石墨烯粉末占再生纤维素的0.1wt％-5wt％。

(3)将纺丝液经过进样器从多孔纺丝喷出进入凝固浴，然后经过多级水浴拉伸以及高温蒸汽拉伸，其中第一级水浴温度为50℃、拉伸比为2.1；第二级水浴温度为90℃、牵伸比为1.6；第三级水浴温度为100℃、牵伸比为1.4；高温蒸汽拉伸的温度为150℃-200℃，拉伸比为1.2，最后在卷轴上收丝，得到再生纤维素-氧化石墨烯复合纤维。

进一步地，所述步骤1中，干态再生纤维素可以是棉、麻、竹子、树、灌木等原料制备的再生纤维素，也可是虾、鳖等水产品和昆虫等节肢动物的外壳制备的再生纤维素。