[发明专利]石墨烯聚乳酸双组分复合纤维及其制备方法和设备

说明书

本发明涉及一种石墨烯聚乳酸双组分复合纤维及其制备方法和设备，属于熔融纺丝纤维技术领域。本发明的制备方法包括将60～75wt%的聚乳酸切片与25～40wt%的石墨烯母粒分别干燥后混合，得到组分A；将聚乳酸切片干燥后作为组分B；将组分A与组分B分别熔融挤出后共同纺丝即得。本发明制备的双组分复合纤维卷曲效果明显，具有优异的弹性和蓬松性，还具有良好的强度、耐磨性、保温性、抑菌作用和导电作用的效果。

技术领域

本发明涉及熔融纺丝纤维技术领域，更具体地说，它涉及石墨烯聚乳酸双组分复合纤维及其制备方法和设备。

背景技术

聚乳酸纤维是以玉米、小麦、甜菜等含淀粉的农产品为原料，经发酵生成乳酸后，再经缩聚和熔融纺丝制成。聚乳酸纤维是一种原料可种植、易种植，废弃物可降解的合成纤维，能够在微生物作用下分解为二氧化碳和水，不会造成环境污染，是一种可持续发展的生态纤维，具有良好的水扩散性，环保安全。但是聚乳酸的分子链中长支链少，聚乳酸纤维存在韧性和弹性较差、强度低、不耐磨、耐温性差的缺陷，且聚乳酸纤维的手感不好，不宜作为贴身衣物的材料。

现有技术中，申请公布号为CN101694022A的中国专利公开了一种聚乳酸聚丁二酸丁二醇酯双组分纤维，将聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯分别熔融，挤出进入纺丝箱，通过调节纺丝箱中的分隔元件和喷丝板的关系得到并列型纤维。该技术方案选取降解性较好的聚丁二酸丁二醇酯与聚乳酸共同纺丝制备并列型双组分纤维，得到蓬松的可降解纤维。但其制得的聚乳酸聚丁二酸丁二醇酯双组分纤维的强度和耐磨性没有得到较好改善，且并列型纤维的卷曲效果一般，其弹性和手感没有得到改善，不利于扩大其在衣物方面的应用。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种石墨烯聚乳酸双组分复合纤维的制备方法，具有方法简单，制得的双组分复合纤维呈三维卷曲状态，卷曲效果明显，弹性与蓬松性好，具有良好的强度、耐磨性、保温性、抑菌效果和导电效果的优点。

本发明的第二个目的在于提供一种石墨烯聚乳酸双组分复合纤维，具有弹性和蓬松性好、保温性能佳，具有抑菌效果和导电效果，适合于制作袜子、贴身衣物及床上针纺织制品的优点。

本发明的第三个目的在于提供一种纺丝设备，具有结构紧凑、制备的双组分复合纤维质量稳定的优点。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种石墨烯聚乳酸双组分复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

将60～75wt％的聚乳酸切片与25～40wt％的石墨烯母粒分别干燥后混合，得到组分A。

将聚乳酸切片干燥后得到组分B。

将组分A与组分B分别熔融挤出后共同纺丝，所述组分A与组分B的熔体在纺丝过程中的喷丝前按照1：(0.6～1.5)的质量比复合。

所述石墨烯母粒中石墨烯的含量占石墨烯母粒的0.5～25wt％，所述石墨烯母粒的载体为聚乳酸。

通过采用上述技术方案，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二维碳纳米材料，具有优异的光学、电学和力学特性，是强度最高的材料之一，具有很好的韧性，将含有石墨烯母粒的组分A与组分B复合纺丝，有利于提高复合纤维的力学性能，增加其导电效果，进而弥补其不耐磨、强力低的缺陷。同时，本发明采用的石墨烯母粒是以聚乳酸为载体，加入石墨烯粉形成的母粒，与聚乳酸切片之间有良好的相容性，有利于提高石墨烯成分在聚乳酸中混合的均匀性，进而有利于提高双组分复合纤维的质量稳定性和综合性能。由聚乳酸切片与石墨烯母粒混合后得到组分A与纯聚乳酸切片的组分B的熔温、熔压、黏度等条件相似，能够在喷丝挤出成纤的过程中良好复合，有利于较好的复合效果。

本发明进一步设置为，所述纺丝包括泵送、过滤、喷丝挤出成纤、风冷、上油、拉伸、网络和卷绕，所述组分A与组分B熔融挤出后的熔体分别经过泵送和过滤后按比例复合并喷丝挤出成纤。