本发明专利技术公开了一种熔融法制备的功能性石墨烯纤维素纤维，所述纤维的主要成分包括0.5-10.0%的石墨烯和90.0-99.5%的纤维素。所述石墨烯纤维素纤维的制备方法，包括石墨烯分散液制备、纤维素/离子液体混合物制备、混合、预熔融、制备纺丝原液、纺丝工序。制备的功能性石墨烯纤维素纤维的远红外法向发射率达到0.83-0.98，紫外线防护系数达到62.78-560.32，且长波紫外线透过率小于4.92%，与常规粘胶纤维相比，热分解温度提高10-42℃。该方法生产流程短，对环境污染小，符合可持续发展的要求，对于实现功能性纤维素的高温熔纺路线具有意义重大。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种功能性石墨烯纤维素纤维及其制备方法，具体地说，涉及一种以纤维素浆粕和石墨烯为原料，离子液体为增塑剂，采用高温熔融増塑技术制备功能性石墨烯纤维素纤维的方法及纤维，属于纺织
技术介绍
石墨烯是一种新型碳纳米轻质材料，具有独特的单原子层二维晶体结构，由于其超高的强度、电导率、热导率及透光性等特性，得到了广泛的应用，并成为复合材料领域的研究热点。申请号为201210005146.6的中国专利公开了一种石墨烯/聚酰亚胺复合纤维的制备方法；申请号为201210319397.1的中国专利公开了一种原位悬浮聚合制备石墨烯-聚氯乙烯纳米复合树脂的方法；申请号为201310332049.2的中国专利公开了一种一种电石墨烯复合纤维的制备方法，该方法所用的聚合物包括超支化聚合物以及聚乙烯醇中的一种或两种；申请号为201410220720.9的中国专利公开了一种石墨烯导电复合纤维的制备方法，该方法是以纺织纤维表面涂层的方法进行石墨烯复合纤维的制备；申请号为201310168803.3的中国专利公开了石墨烯改性尼龙6纤维的制备方法；上述专利基本上都是以聚合物，如聚酰亚胺、聚乙烯醇等为基体，以氧化石墨烯为添加材料，后续再将氧化石墨烯进行还原或者利用原位聚合的方法将氧化石墨烯嫁接到聚合物分子链中，得到含有石墨烯的复合材料，这些方法中氧化石墨烯的还原和原位聚合，存在还原率不高或者反应时间过长的问题。申请号为201210549357.6的中国专利公开了一种石墨烯共混再生纤维素纤维及其制备方法。该专利利用氧化石墨烯溶液与再生纤维素溶液混合，通过粘胶湿法纺丝工艺成型后，再经还原过程制备石墨烯共混再生纤维素纤维。该方法利用粘胶法工艺，生产过程中使用大量化学物质，生产流程长，环保治理费用高。申请号为201410670057.2的中国专利公开了一种包含石墨烯的粘胶纤维及其制备方法。该专利也存在上述粘胶法所存在的情况。寻求工艺简单、安全有效的纤维素新溶剂，一直是众多科学工作者关注与从事的重要研究课题，代表溶剂法产业化品种的Lyocell纤维作为第三代再生纤维素纤维，具有较好的生产前景。专利号为KR10-2012-0082287A的韩国专利公开了Lyocell/石墨烯复合前驱体纤维及其制备方法。该专利采用Lyocell溶剂法纺丝工艺，将氧化石墨烯加入到纤维素溶液中搅拌混合，然后像生产通常的Lyocell一样生产该纤维。本专利所用的氧化石墨烯与石墨烯相比，氧化石墨烯表面含有大量的官能团，具有优越的分散性，易于分散于纤维素溶液中，而石墨烯则不易分散，需要结合其他分散技术进行分散。同时，利用氧化石墨烯和石墨烯两种物质制备的纤维性能以及用途差别较大。同时，熔纺纤维素及其衍生物在生产过程中不会对生态环境造成危害，生产流程短、效率高，有成型的熔纺装备可借鉴，原料来自再生资源，不会造成生态平衡的失调和掠夺性资源的开发，迎合了可持续发展需求，环保的需求，是纤维素最具长远竞争力的技术创新加工方法。功能纤维在防护、卫生保健、物质分离、生物医学及智能调节方面发挥着重要的作用。随着社会的进步、生活水平的提高，人类不仅仅满足于对纤维纺织品的一般性需求，而又提出了卫生保健、防护、舒适等性能要求，单一功能的化纤产品已不能满足市场需求，多功能、高性能的复合是纺织服装、产业用纺织品等领域的要求。科技的发展为功能复合型纤维开发提供了有利条件，多功能一体化使纺织品向着深层次和高档次方向发展。功能性石墨烯纤维素纤维具有远红外、抗紫外、抑菌保健等功能，迎合了时代发展的方向。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种熔融法制备的功能性石墨烯纤维素纤维及其制备方法。本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种功能性石墨烯纤维素纤维，该纤维的主要成分包括0.5-10.0%的石墨烯，90.0-99.5%的纤维素。该纤维远红外法向发射率达到0.88-0.98；紫外线UPF(紫外线防护系数) 172.62-560.32，且UVA(长波紫外线)透过率小于3.89%；热学性能优良，热分解温度比常规纤维提高10-42℃。本专利技术要解决的另一个技术问题是提供了一种功能性石墨烯纤维素纤维的制备方法，以纤维素浆粕和石墨烯为原料，在离子液体的增塑作用下，利用双螺杆挤出机和单螺杆挤出机等设备的高剪切力和高温作用下使纤维素与石墨烯的混合、熔融，提高纤维素的熔体流动性，有效破坏纤维素分子内和分子间的氢键，采用高温熔融増塑技术制备出功能性石墨烯纤维素纤维。本专利技术所述制备方法生产流程短，对环境污染小，符合可持续发展的要求，对于实现功能性纤维素的高温熔纺路线具有意义重大。为解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种熔融法制备的功能性石墨烯纤维素纤维，所述纤维的主要成分包括0.5-10.0%的石墨烯和90.0-99.5%的纤维素。所述功能性石墨烯纤维素纤维的远红外法向发射率达到0.83-0.98，紫外线防护系数达到62.78-560.32，且长波紫外线透过率小于4.92%，与常规粘胶纤维相比，热分解温度提高10-42℃。所述功能性石墨烯纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：（1）石墨烯分散液的制备将石墨烯和分散剂加入去离子水中，利用高速搅拌、球磨分散或者超声波分散等分散方式，配置成质量百分数浓度10%～30%的石墨烯分散液；（2）纤维素/离子液体混合物的制备将20-30%的纤维素浆粕，70-80%的离子液体使用高速粉碎机进行预混合，使纤维素充分溶胀，含量为质量百分数。（3）混合将上述制备的石墨烯分散液和纤维素/离子液体混合物按一定比例进行充分混合。（4）预熔融将混合料通过加料口加入到双螺杆挤出机，调整双螺杆挤出机不同温区的温度及螺杆转速等，通过连续式的高温、高剪切作用及抽真空方式，实现混合料的脱水、脱泡以及加热预熔融。（5）制备纺丝原液将预熔融的共混料置于单螺杆挤出机中，调整挤出机不同温区的温度及螺杆转速等，使混合料进一步脱水、脱泡及混合熔融，制备得到含有石墨烯的纺丝原液。（6）纺丝工序上述制备的纺丝原液在一定的螺杆挤出压力下经过计量泵、喷丝板，在凝固浴中纺丝成型，经牵伸工序、水洗和上油工序，制得成品功能性石墨烯纤维素纤维。作为优选，步骤（1）中所述的分散剂由聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、羧甲基纤维素钠(CMC)、海藻酸钠(SA)、OP-10中的一种或几种组成。作为优选，步骤（1）中所述分散剂的加入量为石墨烯加入量的4%～20%。作为优选，步骤（2）中所述的离子液体为烷基咪唑型离子液体，阳离子为烯丙基、乙基、羟丙基、丁基的一种或者多种；阴离子为卤素、BF4-、PF4-、SCN-及CH3COO-中的一种或者多种。作为优选，上述步骤（2）中所述纤维素浆粕采用聚合度为500～1200的棉、木、竹、芦苇、棉杆、秸秆浆粕中的一种或者几种。作为优选，上述步骤（3）中所述的制备的石墨烯分散液和纤维素/离子液体混合物的共混质量比例为1:10~1:200。作为优选，上述步骤（4）中所用的双螺杆挤出机喂料段、熔融段、 计量段及机头段温度分别是80-115℃、90-125℃、105-135℃及115-150℃，螺杆转速为60~100转/分，真空度为-0.05~-0本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种熔融法制备的功能性石墨烯纤维素纤维，其特征在于：所述纤维的主要成分包括0.5‑10.0%的石墨烯和90.0‑99.5%的纤维素。
【技术特征摘要】
1.一种熔融法制备的功能性石墨烯纤维素纤维，其特征在于：所述纤维的主要成分包括0.5-10.0%的石墨烯和90.0-99.5%的纤维素。2.根据权利要求1所述的一种熔融法制备的功能性石墨烯纤维素纤维，其特征在于：所制备功能性石墨烯纤维素纤维的远红外法向发射率达到0.83-0.98，紫外线防护系数达到62.78-560.32，且长波紫外线透过率小于4.92%，与常规粘胶纤维相比，热分解温度提高10-42℃。3.一种熔融法制备的功能性石墨烯纤维素纤维的制备方法，其特征在于：包括石墨烯分散液制备、纤维素/离子液体混合物制备、混合、预熔融、制备纺丝原液、纺丝工序。4.根据权利要求3所述的一种熔融法制备的功能性石墨烯纤维素纤维的制备方法，其特征在于：所述预熔融步骤，所用的双螺杆挤出机喂料段、熔融段、计量段及机头段温度分别是80-115℃、90-125℃、105-135℃及115-150℃，螺杆转速为60~100转/分，真空度为-0.05~-0.1MPa。5.根据权利要求3所述的一种熔融法制备的功能性石墨烯纤维素纤维的制备方法，其中所述制备纺丝原液步骤中所用的单螺杆挤出机喂料段、熔融段、 计量段及机头段温度分别是110-145℃、115-145℃、125-145℃及135-150℃，螺杆转速为80~100转/分，真空度为-0.05~-0.1MPa。6.根据权利要求3所述的一种熔融法制备的功能性石...
【专利技术属性】
技术研发人员：马君志，李昌垒，秦翠梅，吴亚红，王东，刘乐，
申请(专利权)人：恒天海龙股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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