一种高强石墨烯聚丙烯纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强石墨烯聚丙烯纤维及其制备方法，该方法包含：步骤1，称取各原料；原料包含改性石墨烯粉末、助剂、聚丙烯粉；步骤2，将改性石墨烯粉末、助剂和一部分聚丙烯粉混合搅拌，然后熔融挤出造粒，得到石墨烯聚丙烯母粒；步骤3，将步骤2所得的石墨烯聚丙烯母粒，通过粉碎筛分，将所得的粉末与剩余的聚丙烯粉混合搅拌；步骤4，将步骤3所得的混合粉末，通过熔融纺丝，得到初生丝；步骤5，将步骤4所得的初生丝进行牵伸，再进行热定型，最后卷绕得到高强石墨烯聚丙烯纤维。本发明专利技术还提供了通过该方法制备的高强石墨烯聚丙烯纤维。本发明专利技术制备的纤维具有较高的强力及抗菌性，并且具有优异的吸湿排汗性能，具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高强石墨烯聚丙烯纤维及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种新型功能高分子材料
的石墨烯聚丙烯复合纤维及其制备方法，具体地，涉及一种高强石墨烯聚丙烯纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]石墨烯是一种有碳原子按六边形排列而成的二维材料，氧化石墨烯在石墨烯的表层具有羧基，环氧基，羟基等含有基团修饰。由于氧化石墨烯制备工艺较简单，原材料成本低廉，同时在实际操作时氧化石墨烯与石墨烯相比更不易团聚，因此可广泛应用于大规模工业生产中。
[0003]聚丙烯(polypropylene)简称PP，是丙烯通过加聚反应而成的聚合物，为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶。聚丙烯作为一种高密度、无侧链、高结晶必的线性聚合物，具有优良的综合性能，是所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01％，分子量约8万
‑
15万，成型性好。PP的综合性能优于PE(polyethylene，聚乙烯)料，产品质轻、韧性好、耐化学性好。PP的缺点则包括：尺寸精度低、刚性不足、耐候性差等，它具有后收缩现象，脱模后，易老化、变脆、易变形。
[0004]聚丙烯纤维是一种成本低，性能好，用途极为广泛的化学纤维，但传统聚丙烯纤维并不具备功能性，随着社会发展，传统聚丙烯纤维已不能满足人们对功能性纺织品的需求。将石墨烯复合在聚丙烯纤维中，能够进一步提升聚丙烯纤维的功能性和性价比，从而扩展其应用范围。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种石墨烯高强聚丙烯复合纤维及其制备方法，制备的纤维具有较高的强力及抗菌性，能够弥补现有聚丙烯纤维的性能缺陷，并且具有优异的吸湿排汗性能，具有广阔的应用前景。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种高强石墨烯聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例称取各原料；原料包含改性石墨烯粉末、助剂、聚丙烯粉；步骤2，将改性石墨烯粉末、助剂和一部分聚丙烯粉混合搅拌，然后熔融挤出造粒，得到石墨烯聚丙烯母粒；步骤3，将步骤2所得的石墨烯聚丙烯母粒，通过粉碎筛分，将所得的粉末与剩余的聚丙烯粉混合搅拌；步骤4，将步骤3所得的混合粉末，通过熔融纺丝，得到初生丝；步骤5，将步骤4所得的初生丝进行牵伸，再进行热定型，最后卷绕得到高强石墨烯聚丙烯纤维。
[0007]上述的高强石墨烯聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的步骤1中，各原料按质量百分比计由聚丙烯粉86％～98％、改性石墨烯粉末1％～10％、助剂0.5％～8％组成。
[0008]上述的高强石墨烯聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的聚丙烯粉，分子量为20万～30万，熔融指数为10～30，等规度大于95％。
[0009]上述的高强石墨烯聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的助剂为山梨醇、聚乙烯吡络烷酮、蜡粉中的任意一种或多种。
[0010]上述的高强石墨烯聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的改性石墨烯粉末为阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、卤代烃改性氧化石墨烯、电化学剥离法制备的少层改性石墨烯中的任意一种或多种。
[0011]上述的高强石墨烯聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的步骤2中，将改性石墨烯粉末、助剂和一部分聚丙烯粉混合后，共混搅拌1
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3h，然后在200
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320℃的温度条件下熔融挤出造粒；聚丙烯粉的用量按质量百分比计为聚丙烯粉总量的1～10％。
[0012]上述的高强石墨烯聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的步骤3中，将石墨烯聚丙烯母粒在粉碎机中粉碎筛分，得到粒径小于1μm的粉末，再加入剩余的聚丙烯粉中，共混搅拌2
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5h。
[0013]上述的高强石墨烯聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的步骤4中，将所得的混合粉末加入到纺丝设备中进行熔融纺丝，纺丝温度为240
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300℃，纺丝速率为1850
‑
2560m/min。
[0014]上述的高强石墨烯聚丙烯纤维的制备方法，其中，所述的步骤5中，将初生丝进行牵伸，牵伸倍数为5
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9倍，牵伸温度为90
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110℃；再进行热定型，热定型的温度为130
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145℃。
[0015]本专利技术还提供了通过上述的方法制备的高强石墨烯聚丙烯纤维。
[0016]本专利技术提供的高强石墨烯聚丙烯纤维及其制备方法具有以下优点：
[0017]本专利技术制备的复合纤维具有较高的强力及抗菌性，能够弥补聚丙烯纤维性能缺陷，并且相比聚乙烯纤维具有优异的吸湿排汗性能，可广泛应用于绳索、服装、手套等各种户外服装，具有广阔的应用前景。
[0018]本方法制备的石墨烯高强聚丙烯复合纤维，工艺简单易操作，成本低廉，经济效益高，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
[0019]以下对本专利技术的具体实施方式作进一步地说明。
[0020]本专利技术提供的高强石墨烯聚丙烯纤维的制备方法，其包含：步骤1，按比例称取各原料；原料包含改性石墨烯粉末、助剂、聚丙烯粉；步骤2，将改性石墨烯粉末、助剂和一部分聚丙烯粉混合搅拌，然后熔融挤出造粒，得到石墨烯聚丙烯母粒；步骤3，将步骤2所得的石墨烯聚丙烯母粒，通过粉碎筛分，将所得的粉末与剩余的聚丙烯粉混合搅拌；步骤4，将步骤3所得的混合粉末，通过熔融纺丝，得到初生丝；步骤5，将步骤4所得的初生丝进行牵伸，再进行热定型，最后卷绕得到高强石墨烯聚丙烯纤维。
[0021]优选地，步骤1中的各原料按质量百分比计由聚丙烯(PP)粉86％～98％、改性石墨烯粉末1％～10％、助剂0.5％～8％组成。
[0022]聚丙烯粉的分子量为20万～30万，熔融指数为10～30，等规度大于95％。
[0023]助剂为山梨醇、聚乙烯吡络烷酮(PVP)、蜡粉等中的任意一种或多种。
[0024]改性石墨烯粉末为阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、卤代烃改性氧化石墨烯、电化学剥离法制备的少层改性石墨烯等中的任意一种或多种。
[0025]步骤2中，将改性石墨烯粉末、助剂和一部分聚丙烯粉混合后，共混搅拌1
‑
3h，然后在200
‑
320℃的温度条件下熔融挤出造粒；聚丙烯粉的用量按质量百分比计为聚丙烯粉总量的1～10％。
[0026]步骤3中，将石墨烯聚丙烯母粒在粉碎机中粉碎筛分，得到粒径小于1μm的粉末，再加入剩余的聚丙烯粉中，共混搅拌2
‑
5h。
[0027]步骤4中，将所得的混合粉末加入到纺丝设备中进行熔融纺丝，纺丝温度为240
‑
300℃，纺丝速率为1850
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2560m/min。
[0028]步骤5中，将初生丝进行牵伸，牵伸倍数为5
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9倍，牵伸温度为90
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110℃；再进行热定型，热定型的温度为130
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145℃。
[0029]本专利技术中采用的设备和其他工艺条件参数等均为本领域内技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强石墨烯聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的方法包含：步骤1，按比例称取各原料；原料包含改性石墨烯粉末、助剂、聚丙烯粉；步骤2，将改性石墨烯粉末、助剂和一部分聚丙烯粉混合搅拌，然后熔融挤出造粒，得到石墨烯聚丙烯母粒；步骤3，将步骤2所得的石墨烯聚丙烯母粒，通过粉碎筛分，将所得的粉末与剩余的聚丙烯粉混合搅拌；步骤4，将步骤3所得的混合粉末，通过熔融纺丝，得到初生丝；步骤5，将步骤4所得的初生丝进行牵伸，再进行热定型，最后卷绕得到高强石墨烯聚丙烯纤维。2.如权利要求1所述的高强石墨烯聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，各原料按质量百分比计由聚丙烯粉86％～98％、改性石墨烯粉末1％～10％、助剂0.5％～8％组成。3.如权利要求2所述的高强石墨烯聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的聚丙烯粉，分子量为20万～30万，熔融指数为10～30，等规度大于95％。4.如权利要求2所述的高强石墨烯聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的助剂为山梨醇、聚乙烯吡络烷酮、蜡粉中的任意一种或多种。5.如权利要求2所述的高强石墨烯聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的改性石墨烯粉末为阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、卤代烃改性氧化石墨烯、电化学剥离法制备的少层改性石墨烯中的任意一种或多种。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文辉，马立国，沙嫣，沙晓林，
申请(专利权)人：南通强生新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：