本发明专利技术提供了一种氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维，包括以下的各组分：甲种纤维素82‑90%；阻燃剂10‑15%；氧化石墨烯0‑3%；本发明专利技术还提供了制备方法，包括石墨烯‑阻燃剂乳化液的配制，在石墨烯‑阻燃剂乳化液的配制中，石墨烯乳液制备的超声频率20KHz，超声功率1000‑2000w，超声时间10‑60min；本发明专利技术得到的改性阻燃纤维素纤维，干断裂强度为2.30‑2.80cN/dtex,湿断裂强度1.20‑1.50cN/dtex,干伸率16.0‑20.0%，LOI值29.0‑31.0%；抑菌率金色葡萄球菌≥99%，大肠杆菌≥99%,白色念珠菌≥86%。
A flame retardant cellulose fiber modified by graphene oxide and its preparation method
The invention provides a modified graphene oxide flame retardant cellulose fiber, comprising the following components: a cellulose 82, 90%; a flame retardant 10; 15%; a graphene oxide 0; 3%; the invention also provides a preparation method, comprising the preparation of the graphene flame retardant emulsion, the ultrasonic frequency 20KHz prepared by the graphene emulsion, and the ultrasonic wave in the preparation of the graphene flame retardant emulsion. The modified flame retardant cellulose fiber obtained by the invention has dry breaking strength of 2.30 2.80 cN/dtex, wet breaking strength of 1.20 1.50 cN/dtex, dry elongation of 16.0 20.0%, LOI value of 29.0 31.0%; bacteriostasis rate of Staphylococcus aureus (>99%), E. coli (>99%) and Candida albicans (>86%).
【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维及其制备方法
本专利技术涉及功能再生纤维素纤维
，具体涉及一种氧化石墨烯改性阻燃再生纤维素纤维及其制备方法。
技术介绍
再生纤维素纤维最重要的纺织纤维品种之一，具有棉的本质，丝的品质，源于天然而优于天然，在纺织行业中受到广泛的重视。但纤维较低的极限氧指数(LOI值)使其纤维及其制品极易燃烧甚至引发火灾，从而给人民生命财产安全带来重大隐患，因此，再生纤维素阻燃品种开发具有重大的现实意义。阻燃纤维素纤维的生产主要有添加共混法、接枝共聚法及阻燃整理法三种，专利CN1904156A公开了阻燃粘胶纤维及其生产工艺，专利CN102505169A公开了一种阻燃粘胶纤维及其制备方法，其公布的生产方法及生产出的产品均为常规原色阻燃粘胶纤维；专利CN104831386公开了一种无染阻燃粘胶纤维有色长丝的纺丝成形方法，其公布的生产方法中使用的硅氮系阻燃剂，加入量36%-45%；专利CN10558955C公开了纳米抗菌彩色阻燃粘胶及其制造方法，该专利利用含碱量为10-30g/L的碱液对纳米银、亚硫酸钠、阻燃剂和粘胶着色剂进行混合调配，再与纺丝溶液混合，一定程度降低纺丝溶液性能指标。现市场产业化的产品主要采用添加共混的方法，它能使纤维获得较为持久的阻燃性能，但通过共混技术生产的阻燃粘胶纤维，也存在阻燃剂添加量大、影响混合液指标、纤维生产或使用过程中阻燃剂流失、阻燃纤维力学性能下降、纤维服用性能降低等问题。专利CN201210555849公开了一种在高湿模量粘胶纤维生产工艺基础上，通过共混添加焦磷酸酯类阻燃剂准备阻燃粘胶纤维，虽然高湿模量的生产工艺，在一定程度上弥补了大量阻燃剂添加造成的纤维强力降低，但不能提升焦磷酸酯类阻燃剂与纤维素之间结合差、后续整理流失问题，同时生产工艺复杂、生产成本高，不具市场竞争力。石墨烯保持石墨的层状结构，独特的二维层状结构使其具有优异的阻燃效应，其二维片层结构具有片层阻隔效应，能够延缓热量的传递、热解产物的扩散与逸出以及氧气的扩散与混合。随着聚合物/石墨烯纳米混合材料研究的深入，聚合物/石墨烯纳米混合材料的阻燃性能引起了国内外学者广泛的关注。在现有公开的专利申请中，石墨烯一般作为阻燃助剂添加到聚合物等材料中以提高其阻燃性能，对石墨烯本身作为阻燃材料的研究比较少。专利CN201510428513公开了一种氧化石墨烯阻燃秸秆材料及其制备方法，提出将机械粉磨后的秸秆粉末与氧化石墨烯水溶液混合超声、分散、干燥，制备氧化石墨烯阻燃秸秆混合材料；专利CN201510688803提出用对苯二胺改性氧化石墨烯，在于阻燃剂、防滴落母粒等混合与PET切片混合，熔融纺丝生产军用抗熔滴抗静电高强阻燃涤纶。专利CN201610005268公开了含有阻燃剂和石墨烯的耐高温石墨烯阻燃薄膜的方法。CN201610756138公开提到将石墨烯和粒径≤5000目无机阻燃剂混合后乳液添加的纺丝液中，制备阻燃再生纤维素纤维。虽然石墨烯的加入一定程度降低无机阻燃剂的加入量，从实施例可知要想取得好的阻燃效果，无机阻燃剂对甲种纤维素加入量仍然要加入到10%以上。大量无机阻燃剂微粒以“杂质”形式存在，影响纺丝可纺性及产品的物理指标。
技术实现思路
本专利技术为解决现有阻燃纤维素纤维生产中阻燃剂分散困难、剂添加量大、易流失，纤维强力低等难题，提供了一种氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维制备方法，（1）本专利技术提供了一种具有较好的物理机械性能、良好的阻燃性能和抑菌保健功能阻燃纤维材料。（2）本专利技术提供的制备方法工艺简单、合理，易于操作，适合批量化生产。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维的制备方法，所述制备方法，包括粘胶纺丝液的制备、石墨烯-阻燃剂乳化液的配制、纺丝成型。作为本专利技术优选的技术方案，所述石墨烯-阻燃剂乳化液的配制，包括阻燃剂乳化液制备，粒式砂磨机的转速控制2-3Kr/min，研磨120-180min，控制阻燃剂粒径D90≤2.0um。作为本专利技术优选的技术方案，所述石墨烯-阻燃剂乳化液的配制，包括石墨烯乳液制备，超声波的超声频率20KHz，超声功率1000-2000w，超声时间10-60min。作为本专利技术优选的技术方案，所述石墨烯-阻燃剂乳化液的配制，包括混合，粒式砂磨机中乳化分散时间为10-60min。作为本专利技术优选的技术方案，所述纺丝成型，所述阻燃剂对甲种纤维素加入量为11-18%。作为本专利技术优选的技术方案，所述纺丝成型，凝固浴为，控制硫酸90-110g/l、硫酸锌8-12g/l、硫酸钠280-350g/l，浴温度45-52℃，纺丝速度35-60m/min。作为本专利技术优选的技术方案，所述粘胶纺丝液的制备，所述粘胶纺丝液指标要求为：胶粘度40-60s，熟成度15-25ml，甲种纤维素含量7.5-9.5%，NaOH含量4.5-6.0%。一种氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维，所述氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维，按质量分数，原料包括以下组分：甲种纤维素：82-90%；阻燃剂：10-15%；氧化石墨烯：0-3%。作为本专利技术优选的技术方案，所述阻燃剂，为有机焦磷酸酯类，新戊二醇焦磷酸酯、新戊二醇二硫代焦磷酸酯一种或两种混合物；所述氧化石墨烯，片层厚度小于10nm。作为本专利技术优选的技术方案，所述氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维，干断裂强度2.42-2.78cN/dtex,湿断裂强度1.28-1.46cN/dtex,干伸率17.8-18.6%，LOI值29.2-30.6%；抑菌率金色葡萄球菌＞99%，大肠杆菌＞99%,白色念珠菌86%。作为本专利技术优选的技术方案，所述粘胶纺丝液的制备，选用现有粘胶纤维生产工艺路线，选用木浆、棉浆麻浆以一种或几种为原料，经过包括浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、混合、过滤、脱泡、熟成等步骤制得粘胶纺丝液。作为本专利技术优选的技术方案，所述石墨烯-阻燃剂乳化液的配制，包括：（1）助剂选择阻燃剂：有机焦磷酸酯类，新戊二醇焦磷酸酯、新戊二醇二硫代焦磷酸酯一种或两种混合物。所述石墨烯，为氧化石墨烯，片层厚度小于10nm。分散剂：DA6、BYK-164、苯磺酸钠、萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硅烷偶联剂、三聚磷酸钠，一种或多种混合。（2）称取一定量的分散剂，溶解于软化水中，分散剂相对阻燃剂重量百分比为10-30%；再称取一定量的阻燃剂放入溶液中，加入量占体系重量百分比为10-30%。将混合液移到粒式砂磨机中，转速控制2-3Kr/min，研磨120-180min，控制阻燃剂粒径D90≤2.0um。（3）称取一定量的分散剂，溶解于软化水中，分散剂相对氧化石墨烯重量百分比为5-10%；再称取一定量的氧化石墨烯放入溶液中，加入量占体系重量百分比为1-5%。用恒速搅拌器搅拌5-10分钟，再转超声波中进行超声，超声频率20KHz，超声功率1000-2000w，超声时间10-60min。（4）根据对纤维素的含量，将阻燃剂分散液与石墨烯分散液进行按比例混合，再将混合液放入粒式砂磨机中乳化分散10-60min，备用。作为本专利技术优选的技术方案，所述纺丝成型，在纺丝前，将石墨烯-阻燃剂乳化液经过计量泵与粘胶纺丝液混合，通过动态混合器使其充分混合均匀。作为本专利技术优选的技术方案，所述阻燃剂对甲种纤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维，其特征在于，所述氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维，按质量分数，原料包括以下的各组分：甲种纤维素：82‑90%；阻燃剂：10‑15%；氧化石墨烯：0‑3%。
【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维，其特征在于，所述氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维，按质量分数，原料包括以下的各组分：甲种纤维素：82-90%；阻燃剂：10-15%；氧化石墨烯：0-3%。2.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维，其特征在于，所述氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维中阻燃剂含量11.30-13.67%，氧化石墨烯含量0.87-2.54%。3.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维，其特征在于，所述阻燃剂，为有机焦磷酸酯类，新戊二醇焦磷酸酯、新戊二醇二硫代焦磷酸酯一种或两种混合物；所述氧化石墨烯，片层厚度小于10nm。4.一种氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法，包括粘胶纺丝液的制备、石墨烯-阻燃剂乳化液的配制、纺丝成型。5.根据权利要求4所述的一种氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维的制备方法，其特征在于，所述石墨烯-阻燃剂乳化液的配制，包括石墨烯乳液的配制，阻燃剂乳化液的配制和混合。6.根据权利要求5所述的一种氧化石墨烯改性阻燃纤维素纤维的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：马君志，付少海，刘长军，王冬，李昌垒，吴亚红，秦翠梅，刘军东，刘乐，
申请(专利权)人：江南大学，恒天海龙潍坊新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东,37
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