一种石墨烯改性PET混纺纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及化纤领域，针对现有技术的石墨烯改性纤维的过程中分散性较差的问题，公开了一种石墨烯改性PET混纺纤维的制备方法，包括以下制备步骤：1）用阳离子改性剂改性石墨烯；2）制备石墨烯改性切片：将改性阳离子石墨烯、改性剂及PET切片粉末进行共混；3）熔融：将PET切片和石墨烯改性切片熔融；4）混纺：两种纺丝熔体从复合喷丝板喷出形成混纺纤维；5）后处理：将上述混纺纤维冷却、上油、拉伸定型和卷绕。通过提升石墨烯片层的分散性，来提高石墨烯在复合纤维中均匀度，达到性能优良的石墨烯改性PET的复合纤维，使纤维本身具有良好的力学性能；通过把石墨烯母粒切片和PET切片复合喷丝板纺丝，制备得四叶草状复合纤维。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯改性PET混纺纤维的制备方法
本专利技术涉及化纤领域，尤其涉及一种石墨烯改性PET混纺纤维的制备方法。
技术介绍
石墨烯是一种新型碳材料，具有导热性、导电性、机械强度好等优异的性能，被国内外研究人员誉为21世纪最具潜力材料。因为石墨烯拥有众多杰出的性能，在化学、复合纤维、催化剂载体等各个领域都有着普遍的应用。我国石墨储量丰富，并且已经形成了一系列的综合产业，如采矿、加工、质量提纯等。如今我国石墨年产量已经成为世界第一，约为世界总产量的一半，且石墨烯的研究制备工艺也在不断的发展、进步、成熟，因此石墨烯被用于复合材料的改性是发展的趋势所在。涤纶(PET)是世界产量最大，应用最广泛的合成纤维品种，占世界合成纤维产量的60％以上。PET具有高强度，优秀的物理机械性能，稳定性好等优点，是一种综合性能优异的热塑性树脂，在各个领域中应用广泛，例如纤维、包装、容器、塑料等等。然而，因为PET分子链中含有刚性基团苯环，PET的抗静电性能较差，大大限制了PET的应用。衣服上有静电，大量的灰尘会被吸附在衣服表面上，导致它弄脏衣服并影响产品的质量。而且服装带电会使得服装与人体之间产生电火花，极大的影响服饰的舒适度。更为重要的是，服装带有静电在加工过程中易产生危险，严重时甚至会发生火灾爆炸，影响加工人员的人身安全。为了充分发挥PET的各项优势，如低成本、高性能，开发改性PET聚酯纤维具有十分重要的意义。近年来，采用石墨烯与聚合物复合来制备具有导电、抗菌和远红外特性的功能纤维成为目前研究的一个重要方向，但是采用石墨烯来改善纤维功能特性的同时，存在石墨烯分散较差的技术问题，且所得改性纤维强度较低。专利号CN201710138437.5，专利名称“一种石墨烯天丝复合纤维及其制备方法”本专利技术公开了一种石墨烯天丝复合纤维及其制备方法，所述石墨烯天丝复合纤维是利用氧化石墨烯溶液与纤维素浆粕加入NMMO(N—甲基吗啉—N氧化物)和水经混合、溶解、过滤、通过干喷湿法工艺纺丝，再通过丝线与氧化石墨烯整理液整理制备而成的。所述天丝复合纤维含有石墨烯，采用以下步骤：纺丝液制备，纺丝，纱线石墨烯整理。其不足之处在于，制备石墨烯聚氨酯溶液的过程中，石墨烯片层易发生二次团聚，导致石墨烯的分散性较差。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术的石墨烯改性纤维的过程中分散性较差的问题，提供一种石墨烯改性PET混纺纤维的制备方法，一方面，通过提升石墨烯片层本身的分散性，来提高石墨烯在复合纤维中分布的均匀度，来达到性能优良的石墨烯改性PET的复合纤维，是纤维本身具有良好的力学性能；另一方面，通过把石墨烯母粒切片和PET切片复合喷丝板纺丝，从而制得集涤纶高弹性、高复性、高吸油性、高耐冲击性及抗静电、抗菌、远红外性能等性能于一身的石墨烯改性复合纤维，制备工艺简单，节约成本。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种石墨烯改性PET混纺纤维的制备方法，包括以下制备步骤：1)用阳离子改性剂改性石墨烯；2)制备石墨烯改性切片：将改性阳离子石墨烯、改性剂及PET切片粉末进行共混，再通过双螺杆挤出机造粒得石墨烯改性切片；3)熔融：分别将干燥后的PET切片和石墨烯改性切片螺杆挤压机熔融，得到的PET纺丝熔体和石墨烯改性切片纺丝熔体；4)混纺：将两种纺丝熔体分别通过各自对应管道进入双组份复合纺丝组件进行纺丝，两种纺丝熔体从复合喷丝板喷出形成混纺纤维；5)后处理：将上述混纺纤维冷却、上油、拉伸定型和卷绕后，得到成品。本专利技术以改性石墨烯切片和PET切片作为两种组分，然后采用特殊设计的复合喷丝板，从而制得四叶草皮芯结构的改性石墨烯复合纤维。改性石墨烯切片具有良好的抗静电、抗菌、远红外性等性能，PET切片保持有较高的高弹性、高复性、高吸油性及高耐冲击性；该改性石墨烯复合纤维横截面呈四叶草型，涤纶组分的表面包均匀间隔含有改性石墨烯组分，有着强度高、弹性好的特点，间隔的改性石墨烯组分均匀的分布于涤纶组分周围，使得复合纤维在同时具有涤纶组分与改性石墨烯组分的性能优势，且制备成本较低。作为优选，步骤1)中所述阳离子改性剂为DMSO和/或含长碳链三丁基膦。上述阳离子改性剂中带有阳离子基团，阳离子基团取代氧化石墨烯上的官能团，使石墨烯带有阳离子，带阳离子的石墨烯之间分散效果更好，而且带点阳离子的加入除了让石墨烯具有较好的分散性外，还使后续纺丝纤维具有较好的吸湿排汗效果。作为优选，步骤2)中，所用改性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、乙二胺及聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。改性剂的加入使得改性阳离子石墨烯和PET切片粉末之间的混合均匀性更好，防止改性阳离子石墨烯在熔融PET中的二次团聚，两种成分相互之间的结合力更强，所得混合溶液之间的流动性较佳。作为优选，步骤2)中，共混料中改性阳离子石墨烯占比为1％-5％，PET切片粉末占比为98.9％-94％，改性剂占比为0.1％-1。作为优选，步骤4)所述混纺纤维中两种组分为皮芯结构，包括中间的PET纺丝(A)和周围间隔排布的石墨烯改性纺丝(B)。作为优选，所述混纺纤维横截面呈四叶草型。四叶草型纤维截面，极大增加了两种材料成分之间的接触面积，使得混纺纤维在保证优异的抗静电能力同时具有良好的力学性能，且可以降低改性石墨烯在纤维中比例，有效降低了生产成本。作为优选，所述PET切片的特性粘度0.65±0.2dL/g，熔点240-265℃。作为优选，步骤3)中使用双螺杆挤出机进行熔融造粒时，螺杆一区至五区温度分别为245-255℃、260-270℃、265-275℃、265-275℃、260-270℃。若螺杆温度低于此区间，造粒时成型较差；若螺杆温度较高，则易造成切片降解，影响后续加工已经纤维质量。作为优选，步骤4)中，所述石墨烯改性切片与PET切片质量比为20:80-40:60；所述双组份复合纺丝组件的螺杆温度为280-310℃，所述双组份复合纺丝组件的箱体温度为275-295℃。箱体温度较低，则纺丝状况较差，易断头；箱体温度较高，则纤维强度强度较低，性能降低。作为优选，步骤5)中拉伸定型时第一热辊温度为70-90℃，第二热辊温度为130-180℃，拉伸倍数为3.0-4.0。热辊温度及拉伸倍数控制在以上范围内，可以使得纤维具有较好的强度以及合适的断裂伸长率。因此，本专利技术具有如下有益效果：(1)提供一种石墨烯改性PET混纺纤维的制备方法，通过提升石墨烯片层本身的分散性，来提高石墨烯在复合纤维中分布的均匀度，来达到性能优良的石墨烯改性PET的复合纤维，是纤维本身具有良好的力学性能；(2)通过把石墨烯母粒切片和PET切片复合喷丝板纺丝，制备得到四叶草结构的皮芯结构，从而制得集涤纶高弹性、高复性、高吸油性、高耐冲击性及抗静电、抗菌、远红外性能等性能于一身的石墨烯改性复合纤维，制备工艺简单，节约成本。附图说明图1是复合喷丝板的截面图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯改性PET混纺纤维的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：/n1）用阳离子改性剂改性石墨烯；/n2）制备石墨烯改性切片：将改性阳离子石墨烯、改性剂及PET切片粉末进行共混，再通过双螺杆挤出机造粒得石墨烯改性切片；/n3）熔融：分别将干燥后的PET切片和石墨烯改性切片螺杆挤压机熔融，得到的PET纺丝熔体和石墨烯改性切片纺丝熔体；/n4）混纺：将两种纺丝熔体分别通过各自对应管道进入双组份复合纺丝组件进行纺丝，两种纺丝熔体从复合喷丝板喷出形成混纺纤维；/n5）后处理：将上述混纺纤维冷却、上油、拉伸定型和卷绕后，得到成品。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性PET混纺纤维的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
1）用阳离子改性剂改性石墨烯；
2）制备石墨烯改性切片：将改性阳离子石墨烯、改性剂及PET切片粉末进行共混，再通过双螺杆挤出机造粒得石墨烯改性切片；
3）熔融：分别将干燥后的PET切片和石墨烯改性切片螺杆挤压机熔融，得到的PET纺丝熔体和石墨烯改性切片纺丝熔体；
4）混纺：将两种纺丝熔体分别通过各自对应管道进入双组份复合纺丝组件进行纺丝，两种纺丝熔体从复合喷丝板喷出形成混纺纤维；
5）后处理：将上述混纺纤维冷却、上油、拉伸定型和卷绕后，得到成品。


2.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性PET混纺纤维的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述阳离子改性剂为DMSO和/或含长碳链三丁基膦。


3.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性PET混纺纤维的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所用改性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、乙二胺及聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性PET混纺纤维的制备方法，其特征在于，步骤2）中，共混料中改性阳离子石墨烯占比为1%~5%，PET切片粉末占比为95%~98.9%，改性剂占比为0.1%~1%。


5.根据权利要求1所述的一种石墨烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李皓岩，
申请(专利权)人：浙江双兔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33