一种石墨烯-涤纶纳米复合纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯-涤纶纳米复合纤维的制备方法，包括如下步骤：石墨烯-涤纶聚酯复合母粒的制备步骤及将所述复合母粒制备成石墨烯-涤纶纳米复合纤维的步骤。与现有的其它方法相比：其工艺极为简单，增强材料性能优异而且廉价。另外，石墨烯自身优异的力学性能和功能特性赋予纳米复合纤维高强度和抗静电等功能性。表面修饰和改性后的石墨烯在涤纶聚酯高分子基体里良好的分散性与完美的界面相容性使得石墨烯与涤纶聚酯切片基体材料高效、均匀复合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种石墨締-涂绝纳米复合纤维的制备方法。
技术介绍
石墨締是目前已知最薄的二维纳米材料，它的晶格是由六个碳原子围成的六边 形，厚度为一个原子层，碳原子之间由S键连接，结合方式为SP嗦化，运些S键赋予了石墨 締极其优异的力学性能和结构刚性，石墨締的强度比最好的钢铁还要强100倍。石墨締具 有很高的导电性，是世界上电阻率最小的材料；石墨締还是一种非常好的抗菌材料。基于石 墨締的力学性能，可W把石墨締添加到聚合物基体中，能很好地改善材料的力学性能，如拉 伸强度、模量、硬度等；基于石墨締优异的电学性能，可W添加到复合材料中使绝缘体成为 可W导电的材料，而且效果非常明显；还可W把石墨締添加到复合材料中增加复合材料本 身不具有的功能性，如抗菌性、阻燃性、抗福射性等。因此，与其他纳米复合材料相比，石墨 締纳米复合材料具有无可比拟的优势。 涂绝是合成纤维中的一个重要品种，是W聚对苯二甲酸乙二醇醋（阳T)为原料， 经纺丝和后处理制成的纤维。涂绝是世界产量最大，应用最广泛的合成纤维品种，涂绝占世 界合成纤维产量的60 %W上。大量用于衣料、床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物 等纺织品W及其他工业用纤维制品。传统高强涂绝丝的生产需要先通过聚醋切片增粘然后 进行涂绝生产，该方法所需要的设备繁杂，价格昂贵，生产工艺复杂，大大增加了生产成本。 目前，通过添加纳米填料到涂绝聚醋基体中制备高性能涂绝纤维是一种简单易行、节省成 本的制备方法。安徽国星生物化学有限公司的刘善和等专利技术了一种含有凹凸棒±的PET复 合材料（中国专利技术专利CN103756265A)，但是该方法的不足之处是很难将凹凸棒±剥离完 全并均匀分散到PET基体中，PET复合材料的性能和后续使用受到很大的限制。江南大学的 余天石等专利技术了一种抗静电纳米二氧化铁复合涂绝单丝（中国专利技术专利CN104278350A)， 但是该方法效率低，不适宜大规模生产，并且制备的涂绝单丝强度低，实用性受到限制。因 而，目前制备涂绝纳米复合纤维的方法多集中于基础研究和小试探索阶段，纳米复合纤维 的整体性能不高，不具备工业化生产的前景和实际应用价值。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种石墨締-涂绝纳米复合纤维的 制备方法；石墨締具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度 为一个原子层。碳原子之间由S键连接，结合方式为SP2杂化，运些S键赋予了石墨締极其 优异的力学性能和结构刚性。因此，用石墨締提高涂绝的断裂强度是一个很好的选择。石 墨締-涂绝纳米复合纤维的最佳选择是经面代控功能化修饰的氧化石墨締，氧化石墨締经 过功能化与涂绝聚醋的相容性变好，有助于石墨締在涂绝聚醋基体中均匀地分散，从而提 高石墨締-涂绝纳米复合纤维的强度。普通工业级涂绝聚醋切片经过干燥后与不同组分的 石墨締进行复合造粒，然后在烙融纺丝机上制备出石墨締-涂绝纳米复合纤维。 阳〇化]本专利技术是对现有工业化生产涂绝长丝方法提供新型纳米复合纤维的一种方法，与 现有的其它方法相比：其工艺极为简单，增强材料性能优异而且廉价。另外石墨締由于自身 优异的力学性能W及修饰改性石墨締后与涂绝聚醋高分子良好的界面相容性，因此很容易 与涂绝聚醋切片基体材料均匀复合。 本专利技术是通过W下技术方案实现的： 本专利技术提供一种石墨締-涂绝纳米复合纤维的制备方法，包括如下步骤：石墨 締-涂绝聚醋复合母粒的制备步骤及将所述复合母粒制备成石墨締-涂绝纳米复合纤维的 步骤。 优选地，所述石墨締-涂绝聚醋复合母粒的制备步骤具体包括：将涂绝聚醋切片 与石墨締高速混合，双螺杆挤出、造粒，即得。 优选地，所述石墨締的类型选自化学气相沉积法（CVD)制备石墨締，二氧化碳超 临界膨胀剥离石墨締，化学氧化剥离的氧化石墨締，偶联剂改性氧化石墨締，阳离子表面活 性剂改性氧化石墨締，长链面代控改性的氧化石墨締（如漠代十二烧改性氧化石墨締、漠 代十六烧改性氧化石墨締、漠代十八烧改性的氧化石墨締等），高溫热膨胀的还原氧化石墨 締，低溫热膨胀的还原氧化石墨締，电化学剥离石墨締，改性的电化学剥离石墨締，机械球 磨剥离石墨締、=漉研磨机械剥离石墨締中的一种或几种。 优选地，所述涂绝聚醋切片在使用前需要进行干燥； 进一步地，所述干燥后的涂绝聚醋切片中的水分含量在50ppmW下，最好小于 SOppmD 涂绝聚醋切片中水分对纺丝极为有害，未经干燥的聚醋切片，含水率通常大概为 0.4%。除去聚醋切片中的水分W避免聚醋高分子在纺丝过程中产生剧烈的水解。因此，对 涂绝聚醋切片进行干燥极为重要。 优选地，所述涂绝聚醋切片与石墨締的质量比为100 : (0. 1-20)。 优选地，所述高速混合的方式包括10000-25000转/分钟的转速揽拌0. 5-4min。 在实施上述步骤中，将涂绝聚醋切片和石墨締进行干燥，然后冷却至室溫，再进行 后续的局速混合步骤。 优选地，双螺杆挤出中，所述双螺杆挤出机的一区、二区、=区、四区、五区溫度分 别为：265°C，268°C，270°C，268°C，265°C。若双螺杆挤出机的各区溫度较低，涂绝聚醋在双 螺杆挤出机中不能完全融化，挤出过程中阻力较大，而且未完全融化的涂绝聚醋流动性很 差，石墨締在涂绝聚醋中分散不均匀；若双螺杆挤出机的各区溫度较高，涂绝聚醋在较高溫 度下的降解速率会增大，影响后续产品的性能。因此，本专利技术专利所给的溫度是比较合适 的，一方面可W使石墨締在涂绝聚醋中分散均匀，稳定地制备复合母粒；另外一方面可W防 止涂绝聚醋的降解。更具体地，所述双螺杆挤出、造粒的步骤具体如下：把所述涂绝聚醋切片和石墨締 在常见粉碎机中W10000-25000转/分钟的转速揽拌0. 5-4min，涂绝聚醋切片与石墨締的 粒径达到18-200目，然后将预混好的涂绝聚醋切片和石墨締加入到双螺杆挤出机的喂料 仓中，开主机和喂料仓排料，待挤出的带条颜色均匀且无气泡后，将带条送入切粒机进行切 粒，在切粒机出料口接料，接到的母粒即为制备好的石墨締-涂绝聚醋复合母粒。 优选地，将所述复合母粒制备成石墨締-涂绝纳米复合纤维的步骤包括：对石墨 締-涂绝聚醋复合母粒进行纺丝，然后缓冷，成型，上油，拉伸和卷绕，即制成石墨締-涂绝 纳米复合纤维。 进一步地，将所述复合母粒制备成石墨締-涂绝纳米复合纤维的步骤具体包括： 将所述石墨締-涂绝聚醋复合母粒进行干燥处理，经过干燥后的复合母粒送入加料仓，通 过螺杆挤出机进入纺丝箱进行纺丝，然后经过缓冷装置，侧吹风冷却成型、上油，经对漉一、 对漉二、对漉=拉伸和最后卷绕制成石墨締-涂绝纳米复合纤维。优选地，所述干燥采用聚醋干燥机，干燥的溫度为120-140°c、时间不低于4小时， 干燥后的复合母粒含水量低于50ppm。 优选地，所述螺杆挤出机的一区、二区、立区的溫度分别为280°C、283°C、285°C。 阳0巧优选地，所述纺丝箱的溫度为2当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯‑涤纶纳米复合纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：石墨烯‑涤纶聚酯复合母粒的制备步骤及将所述复合母粒制备成石墨烯‑涤纶纳米复合纤维的步骤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：拜永孝，沙晓林，沙嫣，颜晓捷，
申请(专利权)人：沙嫣，沙晓林，
类型：发明
国别省市：上海;31