CN105951237B - 一种石墨烯纤维增强麻棉多功能纤维的混纺纱线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯纤维增强麻棉多功能纤维的混纺纱线，包括以下步骤制得：1）将大麻纤维置于果胶酶溶液中常温浸泡；继续浸入到壳聚糖水溶液中浸泡，脱水烘干；2）将大麻纤维与竹纤维、羊毛纤维和棉纤维置于丙酮中浸泡，同时进行超声震荡处理，洗涤后脱水烘干，制得麻棉多功能纤维；3）将麻棉多功能纤维与石墨烯纤维混匀并捻成混合纱线。本发明通过加入石墨烯纤维混纺，提高了麻棉多功能纤维混纺纱线的强度和韧性，混纺纱线的电阻率约10～103Ω·m，大麻纤维通过较为温和的生物酶处理后，既起到脱胶的作用，同时又避免了化学品的浸解脱胶，较好的保留了大麻纤维中所含有的天然酚类物质及其衍生物，起到有效天然抗菌的作用。

Description

一种石墨烯纤维增强麻棉多功能纤维的混纺纱线
技术领域
本发明属于纺织技术领域，具体涉及一种石墨烯纤维增强麻棉多功能纤维的混纺纱线。
背景技术
导电纤维一直是功能性纤维的研究热点，一般是指电阻率小于108Ω·cm的纤维，具有导电、电热和防电磁辐射等功能，通常集中应用于特殊场合中使用的抗静电服或防电磁辐射服装等领域。
导电纤维制造的主要方法包括，一种为常规纤维表面涂覆导电成分，另一种为导电材料与纤维原料混合，通过纺丝工艺制成导电纤维。纤维表面涂覆导电层法是将含有金属、碳黑或金属化合物的导电材料，涂覆于纤维表面制成导电纤维，也可将聚苯胺等导电高聚物通过原位聚合法吸附于纤维表面获得导电纤维，上述方法制备的纤维导电性能突出，但耐水洗性及耐久性不够理想。共混纺丝将导电粒子（主要为碳黑或金属化合物）与非导电成分的主体聚合物进行共混，通过熔融或湿法纺丝工艺制备复合导电纤维，在纺丝过程中，导电粒子极易产生团聚，影响复合纤维的导电效果。
石墨烯是一种由碳原子构成的单层蜂窝状结构的新材料，是其他维度碳材料的构造基础。石墨烯具有很多独特的性质，如高电子迁移率、高导热系数、良好的弹性和刚度等。因此，将石墨烯组装为宏观的功能结构如纤维等，是实现石墨烯实际应用的重要途径。
目前，将石墨烯纤维与纺织纤维复合，制备导电复合纤维的研究仍鲜有报道。
发明内容
本发明针对背景技术中存在的问题而提供一种石墨烯纤维增强麻棉多功能纤维的混纺纱线。
实现本发明目的采用的优选技术方案为：一种石墨烯纤维增强麻棉多功能纤维的混纺纱线，所述的混纺纱线由麻棉多功能纤维和石墨烯纤维混纺而成，所述的混纺纱线包括以下制备步骤：
1）将大麻纤维置于果胶酶溶液中常温浸泡；然后将处理后的大麻纤维继续浸入到壳聚糖水溶液中浸泡，脱水、烘干；
2）将步骤1）中制得的大麻纤维与竹纤维、羊毛纤维和棉纤维置于丙酮中浸泡，同时进行超声震荡处理，洗涤后脱水烘干，制得麻棉多功能纤维；
3）将步骤2）制得的麻棉多功能纤维与石墨烯纤维混匀并捻成混合纱线，其中，所述的麻棉多功能纤维与石墨烯纤维的质量比为100：（1～10）。
优选的，步骤1）中所述的果胶酶溶液的浓度为10～50g/L，优选20～40g/L，最优选30g/L，浸泡时间为15～30分钟，优选18～25分钟，最优选20分钟；所述的壳聚糖水溶液浓度为10～20g/L，优选12～18g/L，最优选15g/L，浸泡时间为1～3小时。
步骤2）中的浸泡时间为2～6小时，所述大麻纤维、竹纤维、羊毛纤维与棉纤维的质量比为（3～5）：（1～3）：1：（5～10）。
步骤3）中所述的石墨烯纤维由如下步骤制得：1）将氧化石墨烯加入去离子水中，氧化石墨烯和去离子水的质量体积比为1mg：（1～3mL），超声分散 0.5～2小时后，得到分散均匀的氧化石墨烯水溶液；2）将分散均匀的氧化石墨烯水溶液与氯乙酸混合，所述氯乙酸与氧化石墨烯的质量比为50：1，然后在搅拌速度为50～200转/分钟条件下，将混合溶液加热到60～80℃，保持其反应0.5～3小时，冷却至室温，用滤膜过滤，干燥后得到羧基化氧化石墨烯；3）将羧基化氧化石墨烯超声分散于N,N- 二甲基甲酰中得到纺丝原液，最后通过湿法纺丝制得石墨烯纤维，其中羧基化氧化石墨烯与N,N- 二甲基甲酰的质量体积比为1：（50～100mL）。
优选的，步骤2）中的羊毛纤维经过抗菌处理，处理步骤为：将羊毛纤维置于清洗容器中，加入丙酮搅拌后晾干；将晾干后的羊毛纤维置于烧杯中，加入抗菌功能母液，避光条件下浸泡3～12小时；将抗菌处理后的羊毛纤维置于洗涤容器中，加入去离子水，搅拌洗涤10～20分钟后晾干、备用。
本发明技术方案的优点在于：
1）本发明通过加入石墨烯纤维混纺，提高了麻棉多功能纤维的混纺纱线的强度和韧性，使得混纺纱线的电阻率约10～103Ω·m，而常规混纺纱线的电阻率约1014Ω·m。
2）本发明的混纺纱线中优选了竹纤维、羊毛纤维等功能纤维，改善了纱线的内在性能，使得最终生产出来的织品能够兼具棉的柔软细腻、麻的滑爽、吸湿排汗、抗菌卫生等特性。
3）本发明的大麻纤维通过较为温和的生物酶处理后，既起到大麻纤维脱胶的作用，同时又避免了强烈的、危险的化学品的浸解脱胶，较好的保留了大麻纤维中所含有的天然的酚类物质及其衍生物，起到有效天然抗菌的作用。另外，大麻纤维、棉纤维经生物酶复合改性处理后，还可提高纱线的染色效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
1）将大麻纤维置于浓度为10g/L果胶酶溶液中常温浸泡30分钟；然后将处理后的大麻纤维继续浸入到浓度为20g/L壳聚糖水溶液中浸泡1小时，脱水、烘干；
2）将大麻纤维、竹纤维、羊毛纤维、棉纤维按质量比3：1：1：5置于丙酮中浸泡2小时，同时进行超声震荡处理1小时，洗涤后脱水烘干，制得棉麻多功能纤维；
3）将制得的棉麻多功能纤维与石墨烯纤维按质量比100：1混匀并捻成混合纱线。
实施例2
1）将大麻纤维置于浓度为50g/L果胶酶溶液中常温浸泡15分钟；然后将处理后的大麻纤维继续浸入到浓度为10g/L壳聚糖水溶液中浸泡3小时，脱水、烘干；
2）将大麻纤维、竹纤维、羊毛纤维、棉纤维按质量比5：3：1：10置于丙酮中浸泡6小时，同时进行超声震荡处理1小时，洗涤后脱水烘干，制得棉麻多功能纤维；
3）将制得的棉麻多功能纤维与石墨烯纤维按质量比100：5混匀并捻成混合纱线。
实施例3
1）将大麻纤维置于浓度为30g/L果胶酶溶液中常温浸泡20分钟；然后将处理后的大麻纤维继续浸入到浓度为15g/L壳聚糖水溶液中浸泡2小时，脱水、烘干；
2）将大麻纤维、竹纤维、羊毛纤维、棉纤维按质量比4：2：1：7置于丙酮中浸泡4小时，同时进行超声震荡处理1小时，洗涤后脱水烘干，制得棉麻多功能纤维；
3）将制得的棉麻多功能纤维与石墨烯纤维按质量比100：10混匀并捻成混合纱线。
实施例4
实施例1～3中的石墨烯纤维可通过如下步骤制得。
1）将100mg氧化石墨烯加入100mL去离子水中，超声分散 0.5小时后，得到分散均匀的氧化石墨烯水溶液；
2）往分散均匀的氧化石墨烯水溶液中加入5g氯乙酸混合，然后在搅拌速度为50转/分钟条件下，将混合溶液加热到80℃，保持其反应0.5小时，冷却至室温，用滤膜过滤，干燥后得到羧基化氧化石墨烯；
3）取100mg羧基化氧化石墨烯超声分散于50mL N,N- 二甲基甲酰中得到纺丝原液，最后通过湿法纺丝制得石墨烯纤维。
实施例5
实施例1～3中的石墨烯纤维也可通过如下步骤制得。
1）将100mg氧化石墨烯加入200mL去离子水中，超声分散1小时后，得到分散均匀的氧化石墨烯水溶液；
2）往分散均匀的氧化石墨烯水溶液中加入5g氯乙酸混合，然后在搅拌速度为100转/分钟条件下，将混合溶液加热到60℃，保持其反应3小时，冷却至室温，用滤膜过滤，干燥后得到羧基化氧化石墨烯；
3）取100mg羧基化氧化石墨烯超声分散于80mL N,N- 二甲基甲酰中得到纺丝原液，最后通过湿法纺丝制得石墨烯纤维。
实施例6
实施例1～3中的石墨烯纤维还可通过如下步骤制得。
1）将100mg氧化石墨烯加入300mL去离子水中，超声分散2小时后，得到分散均匀的氧化石墨烯水溶液；
2）往分散均匀的氧化石墨烯水溶液中加入5g氯乙酸混合，然后在搅拌速度为200转/分钟条件下，将混合溶液加热到70℃，保持其反应2小时，冷却至室温，用滤膜过滤，干燥后得到羧基化氧化石墨烯；
3）取100mg羧基化氧化石墨烯超声分散于100mL N,N- 二甲基甲酰中得到纺丝原液，最后通过湿法纺丝制得石墨烯纤维。
在实施例1～3中，对选用的羊毛纤维可经过抗菌处理：将羊毛纤维置于清洗容器中，加入丙酮搅拌后晾干；将晾干后的羊毛纤维置于烧杯中，加入抗菌功能母液，避光条件下浸泡3～12小时；将抗菌处理后的羊毛纤维置于洗涤容器中，加入去离子水，搅拌洗涤10～20分钟后晾干、备用。
经检测，本发明通过加入石墨烯混纺得到的纱线，电阻率约10～103Ω·m，抑菌率（大肠杆菌）达99.9%。同时，依据GB/T 5713-1997检测混合纱线的色牢度，实施例1～6的复合纱线的耐水色牢度达到4～5级。

Claims (1)

1.一种石墨烯纤维增强麻棉多功能纤维的混纺纱线，所述的混纺纱线由麻棉多功能纤维和石墨烯纤维混纺而成，其特征在于：包括以下制备步骤：
1)先将大麻纤维置于果胶酶溶液中常温浸泡；然后将处理后的大麻纤维继续浸入到壳聚糖水溶液中浸泡，脱水、烘干；
2)将步骤1)中制得的大麻纤维与竹纤维、羊毛纤维和棉纤维置于丙酮中浸泡，同时进行超声震荡处理，洗涤后脱水烘干，制得麻棉多功能纤维；
3)将步骤2)制得的麻棉多功能纤维与石墨烯纤维混匀并捻成混合纱线，其中，所述的麻棉多功能纤维与石墨烯纤维的质量比为100：(1～10)；
步骤3)中所述的石墨烯纤维由如下步骤制得：1)将氧化石墨烯加入去离子水中，氧化石墨烯和去离子水的质量体积比为1mg：(1～3mL)，超声分散0.5～2小时后，得到分散均匀的氧化石墨烯水溶液；2)将分散均匀的氧化石墨烯水溶液与氯乙酸混合，所述氯乙酸与氧化石墨烯的质量比为50：1，然后在搅拌速度为50～200转/分钟条件下，将混合溶液加热到60～80℃，保持其反应0.5～3小时，冷却至室温，用滤膜过滤，干燥后得到羧基化氧化石墨烯；3)将羧基化氧化石墨烯超声分散于N,N-二甲基甲酰中得到纺丝原液，最后通过湿法纺丝制得石墨烯纤维，其中羧基化氧化石墨烯与N,N-二甲基甲酰的质量体积比为1：(50～100mL)；
其中，步骤1)中所述的果胶酶溶液的浓度为10～50g/L，浸泡时间为15～30分钟；所述的壳聚糖水溶液浓度为10～20g/L，浸泡时间为1～3小时；
步骤2)中的浸泡时间为2～6小时，所述大麻纤维、竹纤维、羊毛纤维与棉纤维的质量比为(3～5)：(1～3)：1：(5～10)；
步骤2)中的羊毛纤维经过抗菌处理，处理步骤为：将羊毛纤维置于清洗容器中，加入丙酮搅拌后晾干；将晾干后的羊毛纤维置于烧杯中，加入抗菌功能母液，避光条件下浸泡3～12小时；将抗菌处理后的羊毛纤维置于洗涤容器中，加入去离子水，搅拌洗涤10～20分钟后晾干、备用。
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