CN106995946A - 石墨烯‑氨纶复合纤维的制备方法 - Google Patents
石墨烯‑氨纶复合纤维的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106995946A CN106995946A CN201710101365.7A CN201710101365A CN106995946A CN 106995946 A CN106995946 A CN 106995946A CN 201710101365 A CN201710101365 A CN 201710101365A CN 106995946 A CN106995946 A CN 106995946A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- spandex
- modified
- functional modification
- composite fibre
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/88—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
- D01F6/94—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of other polycondensation products
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/09—Addition of substances to the spinning solution or to the melt for making electroconductive or anti-static filaments
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/10—Other agents for modifying properties
- D01F1/103—Agents inhibiting growth of microorganisms
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/10—Other agents for modifying properties
- D01F1/106—Radiation shielding agents, e.g. absorbing, reflecting agents
Abstract
本发明公开了一种石墨烯‑氨纶复合纤维的制备方法;包括:干燥后的氨纶切片与石墨烯进行高速预混,在预混阶段加入偶联剂;预混料经过混炼机或密炼机进行混合、双螺杆挤出机造粒,制得石墨烯‑氨纶母粒;所述石墨烯‑氨纶母粒经熔融纺丝,制得所述石墨烯‑氨纶复合纤维。本发明制得的石墨烯‑氨纶复合纤维的断裂强度有了很大的提高。普通氨纶纤维的强度是1.3cN/dtex,石墨烯‑氨纶纳米复合纤维的断裂强度相较于普通氨纶纤维提高了49%,达到了1.94cN/dtex,断裂伸长率提高了35%。
Description
技术领域
本发明涉及纤维材料领域,具体涉及一种石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法。
背景技术
石墨烯是一种由碳原子以SP2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,是只有一个碳原子厚度的二维材料,是目前已知的最薄和最坚硬的单原子层厚度材料,自身具有许多极为优异的性能,其杨氏模量达到1100GPa,断裂强度为130GPa,在复合纤维领域具有广阔的应用前景。
然而,由于石墨烯自身结构的影响,其表面能很高,导致其容易发生形变:石墨烯片的卷曲、层叠以及团聚等等一系列问题。如果石墨烯与纳米复合纤维基体材料相容性差,将使得石墨烯在纳米复合纤维基体材料中分散不均匀,使得石墨烯片层卷曲或形成团聚,从而使得复合材料在应用中形成应力集中点,极大的削弱以石墨烯为增强相的纳米复合纤维材料的性能。此外,如果石墨烯与纳米复合纤维基体材料相容性差,石墨烯与基体材料结合欠紧密,将不能起到良好的传递和分散载荷的作用,表现在复合材料中石墨烯与纳米复合纤维基体材料在受力的过程中产生滑动而使得复合材料的力学性能降低和失效。
氨纶弹性纤维具有的软硬段镶嵌的链段结构使得纤维的初始模量很低,回复性能很好。通过对现有专利文献的检索发现,申请号为201510377756.2的中国发明专利申请公开了一种高性能聚氨酯弹性纤维的制备方法,该方法包括以下步骤:将聚四亚甲基醚二醇与二异氰酸酯类物质反应生成异氰酸酯封端的预聚物,把至少部分表面含有氨基基团的纳米石墨烯、扩链胺溶液、预聚物在扩链器内混合进行扩链反应,反应后的聚合物加入添加剂混合,经储藏熟化后成聚氨酯纺丝原液,最后通过干纺纺丝得到聚氨酯弹性纤维。该方法把表面含有部分氨基基团的纳米石墨烯通过交联反应介入氨纶分子链中,同时形成了多维交联结构,能大幅度提高断裂强力(较未添加石墨烯提高了55%以上)、断裂强力保持率(较未添加石墨烯提高了55%以上)。然而,其方法步骤复杂,干法纺丝的制备过程含有对人体有害的有机溶剂,故其在部分方面的应用受到限制,且其纺丝速度相较与熔融纺丝较低,而熔纺氨纶无污染,为绿色纺丝,纺速高,成本低,经济效益好。
申请号为201610405168.X中国发明专利申请公开了一种石墨烯-锦纶纳米复合纤维的制备方法。其通过对氧化石墨烯或石墨烯进行改性,使得其与锦纶基体具有良好的相容性,进而得以在锦纶基体中良好分散,获得性能优异的石墨烯-锦纶复合纤维材料。其中,改性剂选自偶联剂、阳离子表面活性剂、溴代烷烃改性剂、氨基化合物改性剂、聚乙烯吡咯烷酮改性剂以及聚乙烯醇改性剂。虽然锦纶和氨纶都可以通过熔融纺丝法制备得到,但是不同种类的纤维制备工艺流程和工艺条件存在很大的差别。对于熔纺氨纶而言,存在直接纺丝法和切片纺丝法,直接纺丝法是先将异氰酸酯与聚乙二醇反应形成预聚体,再与扩链剂反应通过双螺杆挤出机造粒干燥熔融挤出等,切片纺丝就是先对切片进行干燥,再通过熔融挤出,对于锦纶而言,只有切片纺丝法。且氨纶在熔纺过程中为避免分子降解,其纺丝箱体设计比较紧凑均一,熔体在纺丝箱中的停留时间比较一致。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法。所述石墨烯为液相膨胀剥离石墨烯、高温膨胀石墨烯、电化学剥离石墨烯、氧化石墨烯、氧化还原法制备的石墨烯、超临界剥离石墨烯、氧化石墨烯及表面进行功能化修饰改性的石墨烯。所述方法为先将石墨烯与氨纶切片进行高速预混,在预混阶段加入偶联剂,以增强石墨烯与氨纶切片之间的相互作用力,偶联剂在复合的过程中,能够与石墨烯表面的基团反应,又能与基体反应,在石墨烯增强材料与基体之间形成一个界面层,界面层能传递应力,利用相互之间的协同作用,增强复合强度,提高了复合材料的性能,同时还可以改善界面状态。再利用双螺杆挤出机、混炼机或密炼机在机械化学作用下制备石墨烯-氨纶(Graphene-TPU)复合材料母粒,然后利用复合母粒切片进行熔融纺丝制备石墨烯-氨纶功能纤维。石墨烯与热塑性聚氨酯弹性体之间在机械化学作用下,首先利用石墨烯表面的各种官能团与聚氨酯分子有效结合。然后,经过简单的复合手段并通过熔融纺丝机纺出复合纤维的初生纤维。最后,经过一定的拉伸牵引过程,上辊后即可得到所需的功能复合纤维。整个过程简单易行,不需要后期特殊的处理和复杂的纺丝工艺改进。熔融纺丝法制备石墨烯-氨纶复合纤维的制备工艺与传统的氨纶熔融纺丝工艺完全相同,纺丝设备无需改造,利用现有的熔融纺丝设备即可实现高性能石墨烯-氨纶复合纤维的生产,整个生产工艺与现有设备无缝连接,可操作性强,对工业上现有设备的适应性好,成本低,便于推广,容易实现量产。此外,石墨烯具有优异的力学性能和功能特性,其作为纳米填料与热塑性聚氨酯弹性体复合,对复合纤维的综合性能提升十分明显,相比与普通氨纶纤维,石墨烯-氨纶复合纤维的强度提高了49%,断裂伸长率提高了35%,并且具有抗静电、抗菌、防螨、抗紫外线辐射、防臭和手感柔软等特点。
具体而言,本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
本发明涉及一种石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,所述方法包括如下步骤:
S1、干燥后的氨纶切片与石墨烯进行高速预混,在预混阶段加入偶联剂;
S2、预混料经过混炼机或密炼机进行混合、双螺杆挤出机造粒,制得石墨烯-氨纶母粒;
S3、所述石墨烯-氨纶母粒经熔融纺丝,制得所述石墨烯-氨纶复合纤维。
优选的,所述石墨烯包括单层或少层石墨烯、氧化石墨烯、功能化修饰改性的石墨烯和功能化修饰改性的氧化石墨烯中的一种或几种。
优选的,所述石墨烯的类型选自液相剥离制备的石墨烯、固相剥离制备的石墨烯、化学法剥离石墨烯、利用插层剂对石墨进行插层膨胀得到的石墨烯、CVD法制备的石墨烯、高温膨胀制备的石墨烯、低温膨胀制备的石墨烯、电化学法剥离制备的石墨烯、机械球磨剥离石墨烯、三辊研磨机械剥离石墨烯、超临界剥离石墨烯中的一种或几种。
优选的,所述功能化修饰改性的石墨烯包括共价键功能化修饰改性的石墨烯或非共价键功能化修饰改性的石墨烯;所述功能化修饰改性的氧化石墨烯包括共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯或非共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯。
优选的,所述共价键功能化修饰改性的石墨烯包括石墨烯与改性剂之间进行异氰酸酯化反应、羧基酰化反应、环氧基开环反应、重氮化反应或环加成反应形成的共价键功能化修饰改性的石墨烯;所述共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯包括氧化石墨烯与改性剂之间进行异氰酸酯化反应、羧基酰化反应、环氧基开环反应、重氮化反应或环加成反应形成的共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯。
优选的,所述非共价键功能化修饰改性的石墨烯包括石墨烯与改性剂间通过π-π键相互作用、氢键作用、离子键作用或静电作用形成的非共价键功能化修饰改性的石墨烯;所述非共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯包括氧化石墨烯与改性剂间通过π-π键相互作用、氢键作用、离子键作用或静电作用形成的非共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯。
优选的,步骤S1中,所述偶联剂包括有机络合物、硅烷类、钛酸酯类、铝酸化合物中的一种或几种。
优选的,步骤S1中,干燥后的氨纶切片含水量为100ppm以下。
优选的,步骤S1中,所述预混是在高速混合机中进行混合,高速混合机的转速为5000-15000r/min,混合时间为0.5-10min。
优选的,步骤S1中,氨纶切片、偶联剂和石墨烯的重量用量比为99.74~93∶0.25~2∶0.01~5。
优选的,步骤S3中,石墨烯-氨纶母粒需干燥后进行熔融纺丝,干燥温度为50℃~200℃,干燥时间为2.5-24小时。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1、石墨烯-氨纶复合纤维的断裂强度有了很大的提高。普通氨纶纤维的强度是1.3cN/dtex,石墨烯-氨纶纳米复合纤维的断裂强度相较于普通氨纶纤维提高了49%,达到了1.94cN/dtex,断裂伸长率提高了35%。
2、石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法为熔融纺丝法,熔融纺丝作为“绿色纺丝”,相较于氨纶的溶液干法纺丝而言,熔融纺丝不含对人体有害的有机溶剂,纺丝过程没有污染,是未来的主流纺丝手段,经熔融纺丝制备得到的高性能石墨烯-氨纶复合纤维不存在对人体有害的溶剂残留,所需设备为普通工业用熔纺机器,生产工艺与现有设备无缝衔接,生产过程比较简便,在产品质量、生产效率等方面提高明显。
3、本发明描述的方法中,提到的采用表面协同作用且在机械化学作用下的复合方式简单易行,不需要复杂的步骤和长时间的反应过程,只是简单的与石墨烯进行协同复合就可达到非常好的结果。
4、采用本发明制备的纳米复合纤维具有抗静电、抗菌、防臭、阻燃、抗辐射、弹性好和耐热性高等特点,断裂强度和断裂伸长率提升明显,产品环保绿色,手感柔软。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为石墨烯-TPU母粒的制备工艺流程示意图;
图2为石墨烯-氨纶纳米复合纤维制备工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
石墨烯具有非常优异的物理性能,本发明选用石墨烯与氨纶复合,利用聚氨酯基体分子与石墨烯片层结构和功能特性的协同作用,使得氨纶的强度与断裂伸长率均得到增强,制备得到高性能的氨纶复合纤维。氨纶的聚氨酯基体具有大量极性基团,制备石墨烯-氨纶复合纤维的最佳选择是对(氧化)石墨烯进行功能化修饰和改性,使其表面带有丰富的极性基团,功能化的(氧化)石墨烯在机械化学作用下能够均匀分散到聚氨酯基体中,与石墨烯达到最佳的相容与复合,石墨烯片层与聚氨酯基体分子实现界面均匀结合而避免相分离发生,达到极大地提高复合纤维强度的目的。
本发明是对现有的工业化生产氨纶纤维进行改进的一种方法,与现有工艺相比,发明中提到的生产工艺简单,增强相性能优异,氨纶基体与石墨烯片层界面互相之间产生协同效应,制备的复合纤维增强效果和功能特性明显。具体制备步骤如下:
1,在双螺杆挤出机中利用熔融共混制备石墨烯-TPU纺丝用复合材料母粒。石墨烯的种类可选用液相剥离制备的石墨烯,固相剥离制备的石墨烯,化学法剥离石墨烯,利用插层剂对石墨进行插层膨胀得到的石墨烯,CVD生长法制备的石墨烯,高温膨胀制备的石墨烯,低温膨胀制备的石墨烯,电化学法剥离制备的石墨烯,机械球磨剥离石墨烯,三辊研磨机械剥离石墨烯、超临界剥离石墨烯,氧化石墨烯以及经功能化修饰改性后的(氧化)石墨烯,功能化修饰改性的石墨烯包括共价键功能化修饰改性的(氧化)石墨烯和非共价键功能化修饰改性的(氧化)石墨烯,共价键功能化修饰改性的(氧化)石墨烯包括但不限于(氧化)石墨烯与改性剂之间进行异氰酸酯化反应、羧基酰化反应、环氧基开环反应、重氮化反应以及环加成反应等形成的共价键功能化修饰改性的(氧化)石墨烯,非共价键功能化修饰改性的(氧化)石墨烯包括但不限于(氧化)石墨烯与改性剂间通过π-π键相互作用、氢键作用、离子键作用以及静电作用等形成的非共价键功能化修饰改性的(氧化)石墨烯。首先对热塑性聚氨酯(TPU)切片和石墨烯进行干燥,干燥冷却至室温后,先把TPU切片加入到双螺杆挤出机、混炼机或密炼机的主喂料,打开主喂料进行喂料,待挤出的TPU带条呈纯色、均匀、无气泡且形态稳定后,再将不同种类的石墨烯放入侧喂料机中,在机械化学作用下,利用石墨烯表面的官能团与聚氨酯分子有效复合而制备得到不同类型的石墨烯-TPU纳米复合材料母粒,经过凝固浴凝固后,送入切粒机切粒,在切粒机出口得到的母粒即为制备好的石墨烯-氨纶复合材料母粒。具体流程如图1所示。
2,TPU切片含有大量极性基团,具有较强的亲水性,如果切片中含有一定的水分,会引起切片在螺杆加热过程中的水解,对纺丝影响极大,故需在复合前对切片进行充分干燥。对切片进行干燥的过程中,干燥好的切片含水量需降低在100ppm以下,最优降低至40ppm以下,且干燥温度不能太高,否则会造成TPU切片互相之间粘连。将制备好的复合聚氨酯切片经过干燥处理后,加入螺杆挤出机中,通过螺杆挤出机进入纺丝箱进行纺丝,经过纺丝组件后挤出,经过侧吹风成型、上油、拉伸、卷绕和熟化制成石墨烯-氨纶纳米复合纤维。具体制备工艺流程如图2所示。
具体制备实施例如下:
实施例1
本实施例涉及石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,具体包括如下步骤:
1、氧化石墨烯与改性剂:2-氯乙基异氰酸酯的羧基及羟基进行酯化反应制备得到共价键功能化修饰改性的石墨烯;
2、氨纶切片干燥至含水量为80ppm,与上述共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯在高速混合机中进行预混,高速混合机的转速为10000r/min,混合时间为5min;预混时加入了硅烷类偶联剂:氨基丙基三乙氧基硅烷;且,氨纶切片、硅烷类偶联剂与共价键功能化修饰改性的石墨烯的重量比为97.25∶0.25∶2.5;
3、预混料经过混炼机或密炼机进行混合、双螺杆挤出机造粒,制得石墨烯-氨纶母粒;
4、所述石墨烯-氨纶母粒经干燥后进行熔融纺丝,制得所述石墨烯-氨纶复合纤维;所述干燥温度为120℃,干燥时间为13小时。
实施例2
本实施例涉及石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,具体包括如下步骤:
1、氧化石墨烯与改性剂:六亚甲基二异氰酸酯之间进行酰化反应形成酰胺键及氨基甲酸酯键活化的氧化石墨烯,制备得到共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯;
2、氨纶切片干燥至含水量为100ppm,与上述共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯在高速混合机中进行预混,高速混合机的转速为15000r/min,混合时间为0.5min;预混时加入了有机络合物偶联剂:Volan(美国杜邦公司);且,氨纶切片、有机络合物偶联剂与共价键功能化修饰改性的石墨烯的重量比为94.5∶0.5∶5;
3、预混料经过混炼机或密炼机进行混合、双螺杆挤出机造粒,制得石墨烯-氨纶母粒;
4、所述石墨烯-氨纶母粒经干燥后进行熔融纺丝,制得所述石墨烯-氨纶复合纤维;所述干燥温度为200℃,干燥时间为2.5小时。
实施例3
本实施例涉及石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,具体包括如下步骤:
1、氧化石墨烯与改性剂:巯基乙胺发生环氧基开环反应,氧化石墨烯表面大量的环氧基团与巯基乙胺的氨基及巯基发生亲核开环反应,制备得到共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯;
2、氨纶切片干燥至含水量为30ppm,与上述共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯在高速混合机中进行预混,高速混合机的转速为5000r/min,混合时间为10min;预混时加入了钛酸酯类偶联剂:TMC-TTS;且,氨纶切片、钛酸酯类偶联剂与共价键功能化修饰改性的石墨烯的重量比为98.49∶1.5∶0.01;
3、预混料经过混炼机或密炼机进行混合、双螺杆挤出机造粒,制得石墨烯-氨纶母粒;
4、所述石墨烯-氨纶母粒经干燥后进行熔融纺丝,制得所述石墨烯-氨纶复合纤维;所述干燥温度为50℃,干燥时间为24小时。
实施例4
本实施例涉及石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,具体包括如下步骤:
1、石墨烯与改性剂:4-炔丙氧基重氮苯四氟硼酸盐之间进行重氮化反应,制备得到共价键功能化修饰改性的石墨烯;
2、氨纶切片干燥至含水量为10ppm,与上述共价键功能化修饰改性的石墨烯在高速混合机中进行预混,高速混合机的转速为10000r/min,混合时间为6min;预混时加入了铝酸化合物偶联剂:二硬脂酰氧异丙基铝酸酯;且,氨纶切片、铝酸化合物偶联剂与共价键功能化修饰改性的石墨烯的重量比为96∶1.5∶2.5;
3、预混料经过混炼机或密炼机进行混合、双螺杆挤出机造粒,制得石墨烯-氨纶母粒;
4、所述石墨烯-氨纶母粒经干燥后进行熔融纺丝,制得所述石墨烯-氨纶复合纤维;所述干燥温度为100℃,干燥时间为18小时。
实施例5
本实施例涉及石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,具体包括如下步骤:
1、石墨烯与改性剂:叠氮三甲基硅烷之间进行1,3-环加成反应,制备得到共价键功能化修饰改性的石墨烯;
2、2、氨纶切片干燥至含水量为90ppm,与上述共价键功能化修饰改性的石墨烯在高速混合机中进行预混,高速混合机的转速为8000r/min,混合时间为8min;预混时加入了硅烷类偶联剂:氨基丙基三乙氧基硅烷;且,氨纶切片、硅烷类偶联剂与共价键功能化修饰改性的石墨烯的重量比为98∶0.5∶1.5;
3、预混料经过混炼机或密炼机进行混合、双螺杆挤出机造粒,制得石墨烯-氨纶母粒;
4、所述石墨烯-氨纶母粒经干燥后进行熔融纺丝,制得所述石墨烯-氨纶复合纤维;所述干燥温度为160℃,干燥时间为5小时。
实施例6
本实施例涉及石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,具体包括如下步骤:
1、石墨烯与改性剂:磺酸化聚苯胺通过π-π键相互作用得到非共价键功能化修饰改性的石墨烯,因为石墨烯具有高度的共轭结构,利用同样具有π-π键共轭结构或者含有芳香结构的小分子、聚合物可发生较强的π-π键相互作用;即制备的石墨烯-氨纶复合纤维中加入的石墨烯是该步骤制得的非共价键功能化修饰改性的石墨烯;
余下步骤同实施例1。
实施例7
本实施例涉及石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,具体包括如下步骤:
1、氧化石墨烯与改性剂:盐酸阿霉素通过超声辅助手段,通过氢键作用得到非共价键功能化修饰改性的石墨烯,氢键是一种极性较强的非共价键,因为氧化石墨烯表面带有羧基、羟基等含氧基团,这些基团易于与盐酸阿霉素中的羟基、氨基之间产生氢键作用;即制备的石墨烯-氨纶复合纤维中加入的石墨烯是该步骤制得的非共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯;
余下步骤同实施例2。
实施例8
本实施例涉及石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,具体包括如下步骤:
1、氧化石墨烯与阴离子型表面活性剂:十二烷基苯磺酸钠在超声作用下混合,通过离子键作用,制备得到非共价键功能化修饰改性的石墨烯,利用石墨烯与改性分子之间正负电荷的静电吸引产生的离子键;即制备的石墨烯-氨纶复合纤维中加入的石墨烯是该步骤制得的非共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯;
余下步骤同实施例3。
实施例9
本实施例涉及石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,具体包括如下步骤:
1、单层的氧化石墨烯悬浮液与聚苯胺在超声辅助作用下,通过静电作用,制备得到非共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯,利用同种电荷间的静电排斥作用在静电作用下组装得到稳定的分散悬浮液,再经过冷冻干燥得到非共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯;即制备的石墨烯-氨纶复合纤维中加入的石墨烯是该步骤制得的非共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯;
余下步骤同实施例4。
实施例10
本实施例涉及石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,具体包括如下步骤:
氨纶切片干燥至含水量为80ppm,与石墨烯在高速混合机中进行预混,高速混合机的转速为10000r/min,混合时间为5min;预混时加入了硅烷类偶联剂:氨基丙基三乙氧基硅烷;且,氨纶切片、硅烷类偶联剂与石墨烯的重量比为97.25∶0.25∶2.5;余下步骤同实施例1。
实施例11
本实施例涉及石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,具体包括如下步骤:
氨纶切片干燥至含水量为80ppm,与氧化石墨烯在高速混合机中进行预混,高速混合机的转速为10000r/min,混合时间为5min;预混时加入了硅烷类偶联剂:氨基丙基三乙氧基硅烷;且,氨纶切片、硅烷类偶联剂与氧化石墨烯的重量比为97.25∶0.25∶2.5;余下步骤同实施例1。
对比例1
本对比例涉及一种石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,其制备方法同实施例1,所不同之处在于:
未加入偶联剂。
对比例2
本对比例涉及一种石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,其制备方法同实施例9,所不同之处在于:
未加入偶联剂。
将以上实施例和对比例制得的石墨烯-氨纶复合纤维进行测试,结果如下表1:
表1
电导率测试采用GB/T 14342-2015的方法,抗菌性能测试采用FZ/T 73023-2006的方法,阻燃性能测试采用GB/T 5454-1997的方法,断裂强度及断裂伸长率测试采用GB/T14344-2008的方法。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
S1、干燥后的氨纶切片与石墨烯进行高速预混,在预混阶段加入偶联剂;
S2、预混料经过混炼机或密炼机进行混合、双螺杆挤出机造粒,制得石墨烯-氨纶母粒;
S3、所述石墨烯-氨纶母粒经熔融纺丝,制得所述石墨烯-氨纶复合纤维。
2.根据权利要求1所述的石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,其特征在于,所述石墨烯包括单层或少层石墨烯、氧化石墨烯、功能化修饰改性的石墨烯和功能化修饰改性的氧化石墨烯中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,其特征在于,所述功能化修饰改性的石墨烯包括共价键功能化修饰改性的石墨烯或非共价键功能化修饰改性的石墨烯;所述功能化修饰改性的氧化石墨烯包括共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯或非共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯。
4.根据权利要求3所述的石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,其特征在于,所述共价键功能化修饰改性的石墨烯包括石墨烯与改性剂之间进行异氰酸酯化反应、羧基酰化反应、环氧基开环反应、重氮化反应或环加成反应形成的共价键功能化修饰改性的石墨烯;所述共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯包括氧化石墨烯与改性剂之间进行异氰酸酯化反应、羧基酰化反应、环氧基开环反应、重氮化反应或环加成反应形成的共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯。
5.根据权利要求3所述的石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,其特征在于,所述非共价键功能化修饰改性的石墨烯包括石墨烯与改性剂间通过π-π键相互作用、氢键作用、离子键作用或静电作用形成的非共价键功能化修饰改性的石墨烯;所述非共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯包括氧化石墨烯与改性剂间通过π-π键相互作用、氢键作用、离子键作用或静电作用形成的非共价键功能化修饰改性的氧化石墨烯。
6.根据权利要求1所述的石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述偶联剂包括有机络合物、硅烷类、钛酸酯类、铝酸化合物中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,其特征在于,步骤S1中,干燥后的氨纶切片含水量为100ppm以下。
8.根据权利要求1所述的石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述预混是在高速混合机中进行混合,高速混合机的转速为5000-15000r/min,混合时间为0.5-10min。
9.根据权利要求1所述的石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,其特征在于,步骤S1中,氨纶切片、偶联剂和石墨烯的重量用量比为99.74~93∶0.25~2∶0.01~5。
10.根据权利要求1所述的石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法,其特征在于,步骤S3中,石墨烯-氨纶母粒需干燥后进行熔融纺丝,干燥温度为50℃~200℃,干燥时间为2.5-24小时。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710101365.7A CN106995946A (zh) | 2017-02-23 | 2017-02-23 | 石墨烯‑氨纶复合纤维的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710101365.7A CN106995946A (zh) | 2017-02-23 | 2017-02-23 | 石墨烯‑氨纶复合纤维的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106995946A true CN106995946A (zh) | 2017-08-01 |
Family
ID=59431350
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710101365.7A Pending CN106995946A (zh) | 2017-02-23 | 2017-02-23 | 石墨烯‑氨纶复合纤维的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106995946A (zh) |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107488891A (zh) * | 2017-08-21 | 2017-12-19 | 中国石油大学(北京) | 一种新型功能化石墨烯复合纤维及其制备方法与应用 |
CN107653510A (zh) * | 2017-09-18 | 2018-02-02 | 南通盟浩色织有限公司 | 一种生物质石墨烯‑氨纶复合纤维的制备方法 |
CN109056143A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-12-21 | 宜宾丝丽雅股份有限公司 | 一种石墨烯抗紫外纤维的制作工艺 |
CN109706532A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-05-03 | 天津市赛远科技有限公司 | 一种石墨烯功能纤维及其制备方法 |
CN110158198A (zh) * | 2018-03-28 | 2019-08-23 | 山东佳星环保科技有限公司 | 一种石墨烯聚合物纤维及其制备方法 |
CN110184671A (zh) * | 2018-04-12 | 2019-08-30 | 济南开发区星火科学技术研究院 | 一种石墨烯复合纤维 |
CN110241490A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-09-17 | 常熟市华坤针纺织有限公司 | 一种低成本制备具有抗菌性能的蚕丝包芯纱的方法 |
CN110484993A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-11-22 | 福州高科新技术开发有限公司 | 一种抗菌耐磨耐水洗锦纶6预取向丝的制备方法 |
CN111411416A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-07-14 | 连云港杜钟新奥神氨纶有限公司 | 一种石墨烯氨纶及其制备方法 |
CN111484757A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-08-04 | 连云港杜钟新奥神氨纶有限公司 | 一种改性氧化石墨烯及其制备方法 |
CN112176721A (zh) * | 2019-09-27 | 2021-01-05 | 华北电力大学(保定) | 一种提高银纳米粒子负载稳定性的复合纤维膜制备方法 |
CN112909097A (zh) * | 2021-02-27 | 2021-06-04 | 成都市水泷头化工科技有限公司 | 一种石墨烯/黑磷烯复合薄膜晶体管及制备方法 |
CN112895620A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-04 | 淮安侨新新材料科技有限公司 | 一种具有压电效应的改性氨纶面料及制备方法 |
CN113684553A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-11-23 | 东莞市博斯蒂新材料有限公司 | 一种tpu单丝 |
CN115142152A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-10-04 | 苏州国康医疗科技有限公司 | 石墨烯改性聚氨酯环保纤维织品及生产工艺 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1389602A (zh) * | 2001-06-04 | 2003-01-08 | 中国科学院化学研究所 | 改性的熔纺氨纶及其制备方法 |
CN1635198A (zh) * | 2004-12-08 | 2005-07-06 | 江苏南黄海实业股份有限公司 | 制备热稳定的熔纺氨纶的方法 |
CN101381511A (zh) * | 2008-10-24 | 2009-03-11 | 南开大学 | 单层石墨与聚合物复合材料及其制备方法 |
US20150221409A1 (en) * | 2014-02-05 | 2015-08-06 | Enerage Inc. | Graphene Composite Fiber and Method for Manufacturing the Same |
CN105200547A (zh) * | 2015-10-19 | 2015-12-30 | 沙嫣 | 一种石墨烯-涤纶纳米复合纤维的制备方法 |
CN105862158A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-08-17 | 上海史墨希新材料科技有限公司 | 石墨烯-锦纶纳米复合纤维的制备方法 |
CN106350894A (zh) * | 2016-07-05 | 2017-01-25 | 福建省晋江市华宇织造有限公司 | 石墨烯涤纶单丝 |
-
2017
- 2017-02-23 CN CN201710101365.7A patent/CN106995946A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1389602A (zh) * | 2001-06-04 | 2003-01-08 | 中国科学院化学研究所 | 改性的熔纺氨纶及其制备方法 |
CN1635198A (zh) * | 2004-12-08 | 2005-07-06 | 江苏南黄海实业股份有限公司 | 制备热稳定的熔纺氨纶的方法 |
CN101381511A (zh) * | 2008-10-24 | 2009-03-11 | 南开大学 | 单层石墨与聚合物复合材料及其制备方法 |
US20150221409A1 (en) * | 2014-02-05 | 2015-08-06 | Enerage Inc. | Graphene Composite Fiber and Method for Manufacturing the Same |
CN105200547A (zh) * | 2015-10-19 | 2015-12-30 | 沙嫣 | 一种石墨烯-涤纶纳米复合纤维的制备方法 |
CN105862158A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-08-17 | 上海史墨希新材料科技有限公司 | 石墨烯-锦纶纳米复合纤维的制备方法 |
CN106350894A (zh) * | 2016-07-05 | 2017-01-25 | 福建省晋江市华宇织造有限公司 | 石墨烯涤纶单丝 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
《化工百科全书》编辑委员会: "《化工百科全书 第15卷 水产养殖-天然树脂》", 31 December 1997 * |
尹洪峰 等: "《功能复合材料》", 31 August 2013, 冶金工业出版社 * |
张书华 等: "《高性能电缆材料及其应用技术》", 30 November 2015, 上海交通大学出版社 * |
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107488891A (zh) * | 2017-08-21 | 2017-12-19 | 中国石油大学(北京) | 一种新型功能化石墨烯复合纤维及其制备方法与应用 |
CN107653510A (zh) * | 2017-09-18 | 2018-02-02 | 南通盟浩色织有限公司 | 一种生物质石墨烯‑氨纶复合纤维的制备方法 |
CN110158198A (zh) * | 2018-03-28 | 2019-08-23 | 山东佳星环保科技有限公司 | 一种石墨烯聚合物纤维及其制备方法 |
CN110184671A (zh) * | 2018-04-12 | 2019-08-30 | 济南开发区星火科学技术研究院 | 一种石墨烯复合纤维 |
CN109056143A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-12-21 | 宜宾丝丽雅股份有限公司 | 一种石墨烯抗紫外纤维的制作工艺 |
CN109706532A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-05-03 | 天津市赛远科技有限公司 | 一种石墨烯功能纤维及其制备方法 |
CN110241490B (zh) * | 2019-05-16 | 2020-11-10 | 常熟市华坤针纺织有限公司 | 一种低成本制备具有抗菌性能的蚕丝包芯纱的方法 |
CN110241490A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-09-17 | 常熟市华坤针纺织有限公司 | 一种低成本制备具有抗菌性能的蚕丝包芯纱的方法 |
CN110484993A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-11-22 | 福州高科新技术开发有限公司 | 一种抗菌耐磨耐水洗锦纶6预取向丝的制备方法 |
CN112176721A (zh) * | 2019-09-27 | 2021-01-05 | 华北电力大学(保定) | 一种提高银纳米粒子负载稳定性的复合纤维膜制备方法 |
CN111411416A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-07-14 | 连云港杜钟新奥神氨纶有限公司 | 一种石墨烯氨纶及其制备方法 |
CN111484757A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-08-04 | 连云港杜钟新奥神氨纶有限公司 | 一种改性氧化石墨烯及其制备方法 |
CN111484757B (zh) * | 2020-04-17 | 2021-10-22 | 连云港杜钟新奥神氨纶有限公司 | 一种改性氧化石墨烯及其制备方法 |
CN112895620A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-04 | 淮安侨新新材料科技有限公司 | 一种具有压电效应的改性氨纶面料及制备方法 |
CN112909097A (zh) * | 2021-02-27 | 2021-06-04 | 成都市水泷头化工科技有限公司 | 一种石墨烯/黑磷烯复合薄膜晶体管及制备方法 |
CN112909097B (zh) * | 2021-02-27 | 2023-04-18 | 贵溪穿越光电科技有限公司 | 一种石墨烯/黑磷烯复合薄膜晶体管及制备方法 |
CN113684553A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-11-23 | 东莞市博斯蒂新材料有限公司 | 一种tpu单丝 |
CN115142152A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-10-04 | 苏州国康医疗科技有限公司 | 石墨烯改性聚氨酯环保纤维织品及生产工艺 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106995946A (zh) | 石墨烯‑氨纶复合纤维的制备方法 | |
CN107366036A (zh) | 一种石墨烯改性的氨纶纤维及其制备方法、应用 | |
CN102926211B (zh) | 一种基于分子胶体的剪切增稠流体及其制备方法和用途 | |
CN105200547A (zh) | 一种石墨烯-涤纶纳米复合纤维的制备方法 | |
CN103360679B (zh) | 无纺布用高效增强防团聚抗菌填料母粒及其制备工艺 | |
CN104696437B (zh) | 一种耐高温同步带及其制备方法 | |
CN107385537A (zh) | 氧化石墨烯丙纶功能纤维的制备方法 | |
CN107460559A (zh) | 一种石墨烯涤纶纤维的制备方法 | |
CN103059555B (zh) | 一种纳米复合聚醚型热塑型聚氨酯弹性体组合物及其制备方法 | |
CN102286801A (zh) | 一种高效抗水解的柔性pla纤维的制备方法 | |
CN108003316A (zh) | 一种酯醚泡棉及其制备方法 | |
CN104177696B (zh) | 无纺布用填料母粒及其制备工艺 | |
CN114395160B (zh) | 一种石墨烯改性聚氨酯复合材料及其制备方法 | |
CN109868516B (zh) | 一种熔纺氨纶用聚氨酯交联剂的生产方法 | |
CN108276747A (zh) | 一种可降解扎带材料及其制备方法 | |
CN103819498B (zh) | 一种封闭异氰酸酯偶联剂及其应用 | |
WO2017038528A1 (ja) | 組成物及び成形体 | |
CN103193950A (zh) | 一种聚醚型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法 | |
CN102690506A (zh) | 聚乳酸长碳链尼龙共混物及其制备方法 | |
CN109943025A (zh) | 一种热塑性聚酯弹性体合金及其制备方法 | |
CN109868524A (zh) | 一种熔纺氨纶切片及其制备方法 | |
CN106521684A (zh) | 一种具有导电性能的智能服用氨纶的制备方法 | |
CN112301454A (zh) | 一种pet基石墨烯导电纤维的制备方法 | |
CN1180137C (zh) | 改性的熔纺氨纶及其制备方法 | |
CN109265977A (zh) | 一种运动场地面层材料及制备工艺 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170801 |