CN107164817B - 一种石墨烯-氧化石墨烯复合尼龙纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯‑氧化石墨烯复合尼龙纤维的制备方法，包括制备氧化石墨烯尼龙纤维，通过油嘴上油添加还原剂，热辊加热还原等步骤；本发明的有益效果是：先制备氧化石墨烯尼龙纤维，氧化石墨烯不会团聚，在纤维中分布均匀，纤维通过油嘴上油时油剂中添加的还原剂在热辊加热的情况下会把纤维表层的氧化石墨烯还原成石墨烯，因此形成了纤维内层为氧化石墨烯外层为石墨烯的石墨烯‑氧化石墨烯复合尼龙纤维，并且外层中石墨烯粒度小且分布均匀；此外，由于石墨烯为片层结构，对外层聚酰胺的结晶度影响很小，但氧化石墨烯的多层结构会降低内层聚酰胺的结晶度，因此该复合纤维内层密度比外层密度小，使得纤维具有较好的隔热作用。
Description
技术领域
本发明涉及复合纤维领域，尤其涉及一种石墨烯-氧化石墨烯复合尼龙纤维的制备方法。
背景技术
聚酰胺纤维，又称尼龙，是世界上出现的第一种合成纤维，尼龙是一种含有酰胺键的化学纤维，具有和蛋白质一样的官能团，因此尼龙作为一种能够直接接触皮肤的化学纤维在纺织品行业中被广泛使用，尼龙纤维具有手感柔软，吸湿排汗，易着色不褪色等特性，但是也具有容易老化，抗紫外性能差，易起静电等缺点。如今尼龙行业的发展已经从常规生产逐步转向功能化改性的研发，先后出现了一批功能化复合尼龙纤维，比如在尼龙中加入二氧化钛提高尼龙抗紫外性能，加入纳米金属粒子增加尼龙杀菌性能，加入纳米石墨生产免染黑色尼龙纤维等。
石墨烯作为一种新型的二维纳米材料，是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体，石墨烯是由sp2杂化的碳原子蜂窝状六角结构紧密排列而成的二维单原子层片状晶体材料，具有大π共轭体系和最薄单层原子厚度的结构，这使得其拥有独特的光、电、磁、机械等物理性能和化学性质，自2004年发现以来，石墨烯不仅在理论科学上受到了极大关注，在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等诸多领域具体实际应用中也有很高的开发潜力和应用价值。
把石墨烯颗粒添加到尼龙纤维中可以使尼龙纤维具有抗菌抑菌、防静电等性能，石墨烯复合尼龙纤维的制备一般是先把石墨烯粉末做成母粒，和聚酰胺颗粒按照一定的比例混合后进行熔融纺丝，由于石墨烯的片层结构使得石墨烯极易团聚，因此熔体中会出现较大粒径的石墨烯颗粒，这些大颗粒一方面会堵塞喷丝组件从而增加生产成本，另一方面，纤维中的石墨烯大颗粒会形成应力集中点，拉伸时容易断裂，使产品质量降低。
发明内容
本发明针对现有石墨烯复合尼龙纤维制备过程中石墨烯团聚带来的组件堵塞和纤维易断的问题，提供一种石墨烯-氧化石墨烯复合尼龙纤维的制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种石墨烯-氧化石墨烯复合尼龙纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将氧化石墨烯与聚酰胺制备成氧化石墨烯母粒，将聚酰胺颗粒与所述母粒混合均匀后投入挤压机进行熔融纺丝；
2)熔体经喷丝组件喷出后丝束经油嘴上油，油剂中添加有还原剂；
3)上油后，丝束经过热辊进行热牵伸后制得石墨烯-氧化石墨烯复合尼龙纤维。
其中，氧化石墨烯在母粒中的质量分数为20％，聚酰胺颗粒与母粒按质量比为10:1-10:3；油剂为质量分数15％的白油水溶液，还原剂在油剂中的质量分数为5-15％，还原剂为为硼氢化钠、柠檬酸钠中的一种；热辊的温度为100-140℃。
本发明的有益效果是：先制备氧化石墨烯尼龙纤维，氧化石墨烯不会团聚，在纤维中分布均匀，纤维通过油嘴上油时油剂中添加的还原剂在热辊加热的情况下会把纤维表层的氧化石墨烯还原成石墨烯，因此形成了纤维内层为氧化石墨烯外层为石墨烯的石墨烯-氧化石墨烯复合尼龙纤维，并且外层中石墨烯粒度小且分布均匀；此外，由于石墨烯为片层结构，对外层聚酰胺的结晶度影响很小，但氧化石墨烯的多层结构会降低内层聚酰胺的结晶度，因此该复合纤维内层密度比外层密度小，使得纤维具有较好的隔热作用。
附图说明
图1为石墨烯-氧化石墨烯复合尼龙纤维生产流程图，其中，
1 混料斗；
2 螺杆挤压机；
3 喷丝组件；
4 油剂箱；
5 油嘴；
6 热辊；
7 卷装器。
具体实施方式
以下结合图1对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种石墨烯-氧化石墨烯复合尼龙纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将氧化石墨烯与聚酰胺制备成氧化石墨烯母粒，母粒中氧化石墨烯的质量分数为20％，将聚酰胺颗粒与母粒按质量比10:1-10:3在混料斗中混合均匀后投入挤压机进行熔融纺丝；
2)熔体经喷丝组件喷出后丝束经油嘴上油，油剂箱中油剂为质量分数15％的白油水溶液，油剂中添加有还原剂，还原剂在油剂中的质量分数为5-15％，还原剂为硼氢化钠、柠檬酸钠中的一种；
3)丝束经油嘴上油再经过温度为100-140℃的热辊进行热牵伸后制得石墨烯-氧化石墨烯复合尼龙纤维，经卷装器卷装成卷。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种石墨烯-氧化石墨烯复合尼龙纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将氧化石墨烯与聚酰胺制备成氧化石墨烯母粒，将聚酰胺颗粒与所述母粒混合均匀后投入挤压机进行熔融纺丝；
2)熔体经喷丝组件喷出后丝束经油嘴上油，油剂中添加有还原剂，所述油剂为质量分数15％的白油水溶液，所述还原剂在油剂中的质量分数为5-15％，所述还原剂为为硼氢化钠、柠檬酸钠中的一种；
3)上油后，丝束经过热辊进行热牵伸后制得石墨烯-氧化石墨烯复合尼龙纤维。
2.根据权利要求1所述的石墨烯-氧化石墨烯复合尼龙纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述氧化石墨烯在所述母粒中的质量分数为20％，所述聚酰胺颗粒与所述母粒按质量比为10:1-10:3。
3.根据权利要求1所述的石墨烯-氧化石墨烯复合尼龙纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中所述热辊的温度为100-140℃。
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