一种螺旋状纱线的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种螺旋状纱线的制备工艺，所述螺旋状纱线由8～12份碳纤维插层石墨烯复合材料、30～40份PET纤维、60～70份PTT纤维、0.8～2份催化剂经熔融纺丝后加热处理制备而成，所述螺旋状纱线的制备工艺步骤具体包括：碳纤维的制备、碳纤维插层石墨烯复合材料的制备、螺旋状纱线的熔融挤出制备以及螺旋状纱线的热处理。本发明专利技术制备工艺设计合理，操作过程简单易行，所得的螺旋状纱线为经碳纤维插层石墨烯复合材料增强的PET/PTT纤维，卷缩率达48％，经过拉伸断裂实验证明其抗拉伸强度增强15～20％，拉伸比由1.2升高至1.6，而且由所述螺旋纱线产品制得的织物布面条影性均匀。

A preparation technology of spiral yarn

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋状纱线的制备工艺
本专利技术涉及纱线
，尤其是一种螺旋状纱线的制备工艺。
技术介绍
由两种高聚物进行熔融纺丝制得的纤维制品叫双组分复合纤维，也被称为共轭或异质纤维，根据两组分材料在纤维中的分布不同，这类纤维可以分为皮芯型、并列型、镶嵌型、基质-原纤型、聚合物混合体型等，这些双组分复合纤维具有单组分纤维不具有的特殊功能，在双组分复合纤维中，并列型双组分复合纤维是最重要的，是利用两组份热收缩性能的差异，使纤维产生偏离纤维轴向的弯曲，呈现出永久性的三维螺旋状卷曲，获得如羊毛纤维类似的卷曲，这种纤维的卷曲不需要普通热塑性纤维获得卷曲时进行的变形加工，避免了化学纤维的热损伤，故通常称其为“自卷曲纤维”，也称为三维立体卷曲纤维，这种卷曲具有持久稳定、弹性好等特点，可赋予织物更好的弹性、蓬松性和覆盖性。传统的纤维品种主要是PET/CDPET、PP/PE、PET/PE等双组分短纤维，用作填充材料以及非织造材料，PTT纤维具有比锦纶更好的柔软性、比涤纶更好的染色性能，类似腈纶的蓬松性，已经在毛纺、棉纺、长丝织造等领域得到了很好的应用，由于PTT与PET等传统聚酯的并列双组分纤维展现触已有复合纤维前所未由的高频螺旋卷曲，特别是在经过湿热或干热处理之后，长丝的卷曲更加紧密，这种类似于电话线、卷弹簧状结构的螺旋状卷曲给PTT/PET双组分复合纤维带了了高延展性能，又加上PTT组分中的大分子结构使其具备了低模量、高伸长、高回弹性等优异性能，使PTT/PET纤维可用于梭织物和针织物中织造弹性织物，相比于氨纶或者锦包氨纱线具有更好的弹性持久性、耐氯漂性、尺寸稳定、耐晒、耐高温的性能。然而，现有的PTT/PET螺旋状纱线的制备方法有限，而且传统方法制备的螺旋状的纤维纱线的拉伸断裂强度以及最大拉伸长度均有待于进一步提高，尤其制备的织物容易出现布面条影性不匀、纬斜等缺陷，本专利技术提供了由碳纤维插层石墨烯复合材料增强的PTT/PET纤维制备的螺旋状纱线。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的上述问题，提高螺旋纱线的拉伸断裂强度以及最大的拉伸长度，改善所述螺旋纱线制备织物容易出现布面条影性不匀，纬斜的缺陷，本专利技术提供一种螺旋状纱线的制备工艺。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种螺旋状纱线的制备工艺，由以下质量份数的原料制备而成：8～12份碳纤维插层石墨烯复合材料、30～40份PET纤维、60～70份PTT纤维、0.8～2份催化剂，原料经混合熔融纺丝后加热处理制备而成，所述螺旋状纱线的制备工艺包括以下步骤：步骤一，碳纤维的制备：将纤维素纳米纤维置于管式炉中，然后通入保护气体氩气或氮气，以2～5℃/min的升温速度升温至250～280℃并保温1～2h，再以5～10℃/min的升温速度升温至600～800℃并保温1h，碳纤维合成反应结束后，在真空条件下，自然冷却至室温，最后取出产物，即得碳纤维；步骤二，碳纤维插层石墨烯复合材料的制备：将纤维素纳米纤维分散在水溶液中配制成1wt％的分散液，利用功率为1500W的超声波粉碎机对分散液进行处理，处理时间为80～100min，其中需要冰水浴将分散液的温度控制在25±1℃；然后向分散液中加入摩尔浓度为1.5～1.8mmol/L的氧化石墨烯溶液，常温常压磁力搅拌器上机械搅拌10～20min，利用功率为1500～1800W超声波粉碎机处理40～60min，得到均匀分散的纤维素纳米纤维与氧化石墨烯的分散液；再向得到的纤维素纳米纤维与氧化石墨烯的分散液中加入N2H4·H2O，搅拌分散均匀后，利用NH3·H2O调节体系的pH＝10，搅拌5～10min，将反应体系密封，加热到90℃，反应60～80min，用透析的方法用蒸馏水冲洗至中性pH＝7.0～7.5，冷冻干燥即得纤维素纳米纤维插层石墨烯复合材料；最后将得到的纤维素纳米纤维插层石墨烯复合材料置于管式炉中，通入保护气体氮气或氩气，以5～10℃/min的升温速度升温至700～1000℃并保温1～2h，以5～10℃/min的降温速度降至室温，即得碳纤维插层石墨烯复合材料；步骤三，螺旋状纱线的制备：将上述步骤二所制得的碳纤维插层石墨烯复合材料与PET纤维、PTT纤维、催化剂置于熔融纺丝机中进行熔融纺丝，即得到螺旋状纱线初品，其中熔融纺丝温度为265～275℃，纺丝速度为2000m/min；步骤四，螺旋状纱线的后处理：将单根长丝纱线在恒温水浴锅中在松弛状态下以95～100℃热水处理10～20min，在自然通风处晾干，然后在恒温恒湿的环境内进行平衡24h，所述恒温恒湿的环境为20～25℃，相对湿度为60～65％，即得到最终产品物。上述的一种螺旋状纱线的制备工艺，所述催化剂为金属铜纳米颗粒或金属镍纳米颗粒，所述催化剂的粒径为20～100nm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益性技术效果：本专利技术提出了一种螺旋状纱线的制备工艺，工艺操作步骤设计合理，操作简单易行，所得的螺旋状纱线为经碳纤维插层石墨烯复合材料增强的PET/PTT纤维，卷缩率达48％，经过拉伸断裂实验证明其抗拉伸强度增强15～20％，拉伸比由1.2升高至1.6，而且由所述螺旋纱线产品制得的织物布面条影性均匀。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术中实施例1中所制备的螺旋状纱线的SEM示意图。具体实施方式为使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作详细说明。【实施例1】一种螺旋状纱线的制备工艺，由8份碳纤维插层石墨烯复合材料、30份PET纤维、60份PTT纤维、0.8份催化剂经熔融纺丝后加热处理制备而成，所述螺旋状纱线的制备工艺包括以下步骤：步骤一，碳纤维的制备：将纤维素纳米纤维置于管式炉中，然后通入保护气体氩气，以2℃/min的升温速度升温至250℃并保温2h，再以5℃/min的升温速度升温至600℃并保温1h，碳纤维合成反应结束后，在真空条件下，自然冷却至室温，最后取出产物，即得碳纤维；步骤二，碳纤维插层石墨烯复合材料的制备：将纤维素纳米纤维分散在水溶液中配制成1wt％的分散液，利用功率为1500W的超声波粉碎机对分散液进行处理，处理时间为80min，其中需要冰水浴将分散液的温度控制在25℃；然后向分散液中加入摩尔浓度为1.5mmol/L的氧化石墨烯溶液，常温常压磁力搅拌器上机械搅拌10min，利用功率为1800W超声波粉碎机处理40min，得到均匀分散的纤维素纳米纤维与氧化石墨烯的分散液；再向得到的纤维素纳米纤维与氧化石墨烯的分散液中加入N2H4·H2O，搅拌分散均匀后，利用NH3·H2O调节体系的pH＝10，搅拌5min，将反应体系密封，加热至90℃，反应80min，用透析的方法用蒸馏水冲洗至中性pH＝7.0，冷冻干燥即得纤维素纳米纤维插层石墨烯复合材料；最后将得到的纤维素纳米纤维插层石墨烯复合材料置于管式炉中，通入保护气体氩气，以5℃/min的升温速度升温至700℃并保温2h，以5℃/min的降温速度降至室本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺旋状纱线的制备工艺，其特征在于，由以下质量分数的原料经熔融纺丝后加热处理制备而成：8～12份碳纤维插层石墨烯复合材料、30～40份PET纤维、60～70份PTT纤维、0.8～2份催化剂，所述螺旋状纱线的制备工艺包括以下步骤：/n步骤一，碳纤维的制备：将纤维素纳米纤维置于管式炉中，然后通入保护气体氩气或氮气，以2～5℃/min的升温速度升温至250～280℃并保温1～2h，再以5～10℃/min的升温速度升温至600～800℃并保温1h，碳纤维合成反应结束后，在真空条件下，自然冷却至室温，最后取出产物，即得碳纤维；/n步骤二，碳纤维插层石墨烯复合材料的制备：将纤维素纳米纤维分散在水溶液中配制成1wt％的分散液，利用功率为1500W的超声波粉碎机对分散液进行处理，处理时间为80～100min，其中需要冰水浴将分散液的温度控制在25±1℃；然后向分散液中加入摩尔浓度为1.5～1.8mmol/L的氧化石墨烯溶液，常温常压磁力搅拌器上机械搅拌10～20min，利用功率为1500～1800W超声波粉碎机处理40～60min，得到均匀分散的纤维素纳米纤维与氧化石墨烯的分散液；再向得到的纤维素纳米纤维与氧化石墨烯的分散液中加入N...

【技术特征摘要】
1.一种螺旋状纱线的制备工艺，其特征在于，由以下质量分数的原料经熔融纺丝后加热处理制备而成：8～12份碳纤维插层石墨烯复合材料、30～40份PET纤维、60～70份PTT纤维、0.8～2份催化剂，所述螺旋状纱线的制备工艺包括以下步骤：
步骤一，碳纤维的制备：将纤维素纳米纤维置于管式炉中，然后通入保护气体氩气或氮气，以2～5℃/min的升温速度升温至250～280℃并保温1～2h，再以5～10℃/min的升温速度升温至600～800℃并保温1h，碳纤维合成反应结束后，在真空条件下，自然冷却至室温，最后取出产物，即得碳纤维；
步骤二，碳纤维插层石墨烯复合材料的制备：将纤维素纳米纤维分散在水溶液中配制成1wt％的分散液，利用功率为1500W的超声波粉碎机对分散液进行处理，处理时间为80～100min，其中需要冰水浴将分散液的温度控制在25±1℃；然后向分散液中加入摩尔浓度为1.5～1.8mmol/L的氧化石墨烯溶液，常温常压磁力搅拌器上机械搅拌10～20min，利用功率为1500～1800W超声波粉碎机处理40～60min，得到均匀分散的纤维素纳米纤维与氧化石墨烯的分散液；再向得到的纤维素纳米纤维与氧化石墨烯的分散液中加入N2H4·H2O，搅拌分散均匀后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成德，毛金娣，李希尔，高春风，
申请(专利权)人：绍兴天普纺织有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33