CN104947262A - 一种利用碳纳米管改性的混纺再生棉纱及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用碳纳米管改性的混纺再生棉纱，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：废旧棉织品40-43、棉纱边角料15-17、聚丙烯39-44、纳米氧化锌3-5、液体石蜡12-14、纳米二氧化钛9-10、羧甲基纤维素1.5-2、甘油硬脂酸酯1-2、碳纳米管3-5、预胶化淀粉3-4、水性环氧树脂5-7、水适量；本发明将用碳纳米管与纳米二氧化钛处理后的再生棉纤维与抗静电改性的聚丙烯纤维混合纺纱，制成的产品具有良好的强度、弹性、防晒性，经久耐用，产品质量高，且工艺便于控制，成本低，值得大面积推广。

Description

一种利用碳纳米管改性的混纺再生棉纱及其制备方法

技术领域

本发明涉及纺织技术领域，特别是一种利用碳纳米管改性的混纺再生棉纱及其制备方法。

背景技术

随着全球人口剧增，世界各国都将控制耕地的利用，棉花、麻、养蚕的桑树的种植都将受到限制，传统棉纺织原料受到多重制约。相关资料显示，2010年国内再生棉纱使用的边角料等原料量共计能达到300万吨左右。按50%的是棉型再生纱来估算，按每亩棉花产量200公斤计算，相当于约700余万亩棉田的产量。再生纱既实现了资源的循环利用，节约了有限的资源，又解决了边角料处理难题，为环境治理作出了贡献。但是由于原料经过开松后，纤维长度缩短、强力下降、耐光性差、容易霉变，这就限制了再生棉纱的利用。

聚丙烯纤维是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维，在我国的商品名为丙纶。聚丙烯纤维质轻、强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀、具有电绝缘性和保暖性，回潮率低，同时价格低廉，耐化学性质好，在装饰织物领域具有广泛的运用，但是由于聚丙烯纤维的耐热、耐老化性差，限制了其在服装领域的应用。

碳纳米管具有良好的力学性能，抗拉强度达到50～200GPa，是钢的100倍,密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级；它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管，其抗拉强度约800GPa。碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似，但其结构却比高分子材料稳定得多。碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。若将以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料, 可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用碳纳米管改性的混纺再生棉纱及其制备方法。本发明将碳纳米管以纳米二氧化钛一同制成处理剂，将再生棉纤维浸渍其中，能够提高棉纤维的强度、弹性、抗晒性。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：

一种利用碳纳米管改性的混纺再生棉纱，由下列重量份的原料制备制成：废旧棉织品40-43、棉纱边角料15-17、聚丙烯39-44、纳米氧化锌3-5、液体石蜡12-14、纳米二氧化钛9-10、羧甲基纤维素1.5-2、甘油硬脂酸酯1-2、碳纳米管3-5、预胶化淀粉3-4、水性环氧树脂5-7、水适量；

本发明所述一种利用碳纳米管改性的混纺再生棉纱，由以下具体步骤制成：

（1）将聚胶化淀粉放入搅拌釜中，加入30倍量的水，加热至45℃，搅拌至完全溶解，然后加入一半量的纳米二氧化钛、碳纳米管，搅拌均匀后水性环氧树脂，以150转/分的速度搅拌90分钟形成处理浆料；

（2）将废旧棉织品、棉纱边角料混合以后使用机器打碎至纤维长度为2-3毫米，将打碎的混合纤维浸入处理浆料中40-50分钟，然后在80-90℃温度下烘干，再将烘干后的纤维经过梳棉、精梳工艺制成再生混合纤维棉条；

（3）将聚丙烯加热至完全熔融，然后与液体石蜡、纳米氧化锌混合，搅拌均匀后通过熔融纺丝工艺制得混合聚丙烯短纤维，然后将其浸渍在加热至45℃的乙醇中45分钟后取出，在90-100℃下烘干；

（4）将羧甲基纤维素加入30倍量的水中，加热至40-50℃，搅拌至形成透明溶液后加入其余剩余成分，充分分散制成二次浸渍浆料，然后将步骤（3）处理后的混合聚丙烯短纤维继续浸渍在二次浸渍浆料中，最后烘干得到改性混合聚丙烯短纤维；

（5）将步骤（2）得到的再生混合纤维棉条与步骤（4）得到的改性混合聚丙烯短纤维进行并条、粗砂、细纱工艺即得本发明。

本发明的有益效果是：本发明首先通过将废旧棉织品、棉纱边角料打碎，然后放入特制的处理剂中浸渍，该处理剂内含碳纳米管、纳米二氧化钛等成分，能够提高纤维的强度、弹性以及防晒性；第二步是将聚丙烯与液体石蜡、纳米氧化锌等熔融纺丝后用热乙醇第一次浸渍溶去液体石蜡，可以形成多孔表面的聚丙烯纤维，再用纳米二氧化钛分散液再一次浸渍，将纳米二氧化钛、甘油硬脂酸酯均匀地分散在聚丙烯纤维表面，进一步提高抗紫外线性能以及抗静电性，弥补了聚丙烯纤维的缺点。

本发明将用碳纳米管与纳米二氧化钛处理后的再生棉纤维与抗静电改性的聚丙烯纤维混合纺纱，制成的产品具有良好的强度、弹性、防晒性，经久耐用，产品质量高，且工艺便于控制，成本低，值得大面积推广。

具体实施方案

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

一种利用碳纳米管改性的混纺再生棉纱，由下列重量份（公斤）的原料制备制成：废旧棉织品40、棉纱边角料15、聚丙烯39、纳米氧化锌3、液体石蜡12、纳米二氧化钛9、羧甲基纤维素1.5、甘油硬脂酸酯1、碳纳米管3、预胶化淀粉3、水性环氧树脂5、水适量；

本发明所述一种利用碳纳米管改性的混纺再生棉纱，由以下具体步骤制成：

（1）将聚胶化淀粉放入搅拌釜中，加入30倍量的水，加热至45℃，搅拌至完全溶解，然后加入一半量的纳米二氧化钛、碳纳米管，搅拌均匀后水性环氧树脂，以150转/分的速度搅拌90分钟形成处理浆料；

（2）将废旧棉织品、棉纱边角料混合以后使用机器打碎至纤维长度为2-3毫米，将打碎的混合纤维浸入处理浆料中40分钟，然后在80-90℃温度下烘干，再将烘干后的纤维经过梳棉、精梳工艺制成再生混合纤维棉条；

（3）将聚丙烯加热至完全熔融，然后与液体石蜡、纳米氧化锌混合，搅拌均匀后通过熔融纺丝工艺制得混合聚丙烯短纤维，然后将其浸渍在加热至45℃的乙醇中45分钟后取出在90-100℃下烘干；

（4）将羧甲基纤维素加入30倍量的水中，加热至40-50℃，搅拌至形成透明溶液后加入其余剩余成分，充分分散制成二次浸渍浆料，然后将步骤（3）处理后的混合聚丙烯短纤维继续浸渍在二次浸渍浆料中，最后烘干得到改性混合聚丙烯短纤维；

（5）将步骤（2）得到的再生混合纤维棉条与步骤（4）得到的改性混合聚丙烯短纤维进行并条、粗砂、细纱工艺即得本发明。

经检测，本发明产品的与纯棉纱对比，线密度减少9.5%，断裂强度增加8.55%。

Claims (2)

1.一种利用碳纳米管改性的混纺再生棉纱，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：废旧棉织品40-43、棉纱边角料15-17、聚丙烯39-44、纳米氧化锌3-5、液体石蜡12-14、纳米二氧化钛9-10、羧甲基纤维素1.5-2、甘油硬脂酸酯1-2、碳纳米管3-5、预胶化淀粉3-4、水性环氧树脂5-7、水适量。

2.根据权利要求1所述一种利用碳纳米管改性的混纺再生棉纱，其特征在于，由以下具体步骤制成：

（1）将聚胶化淀粉放入搅拌釜中，加入30倍量的水，加热至45℃，搅拌至完全溶解，然后加入一半量的纳米二氧化钛、碳纳米管，搅拌均匀后水性环氧树脂，以150转/分的速度搅拌90分钟形成处理浆料；

（2）将废旧棉织品、棉纱边角料混合以后使用机器打碎至纤维长度为2-3毫米，将打碎的混合纤维浸入处理浆料中40-50分钟，然后在80-90℃温度下烘干，再将烘干后的纤维经过梳棉、精梳工艺制成再生混合纤维棉条；

（3）将聚丙烯加热至完全熔融，然后与液体石蜡、纳米氧化锌混合，搅拌均匀后通过熔融纺丝工艺制得混合聚丙烯短纤维，然后将其浸渍在加热至45℃的乙醇中45分钟后取出，在90-100℃下烘干；

（4）将羧甲基纤维素加入30倍量的水中，加热至40-50℃，搅拌至形成透明溶液后加入其余剩余成分，充分分散制成二次浸渍浆料，然后将步骤（3）处理后的混合聚丙烯短纤维继续浸渍在二次浸渍浆料中，最后烘干得到改性混合聚丙烯短纤维；

（5）将步骤（2）得到的再生混合纤维棉条与步骤（4）得到的改性混合聚丙烯短纤维进行并条、粗砂、细纱工艺即得本发明。