CN108193320A - 一种多功能型纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种多功能型纤维及其制备方法，涉及化学纤维技术领域，由以下重量份组分制成，涤纶纤维80～100重量份、PVC20～30重量份、石墨烯纤维10～20重量份、增塑剂2～4重量份、分散染料6～10重量份、分散剂2～4重量份、助染色剂2～4重量份、大豆卵磷脂6～10重量份、香草叶片4～6重量份、微棱镜6～10重量份。母粒成型；香料提取；混合纤维制作，将涤纶纤维切小段经过塑料造粒机制成涤纶粒，将涤纶粒和母粒按一定比例混合，向其中加入增塑剂和大豆卵磷脂，经过喷丝机制成混合纤维；包覆层准备；纤维包覆；染色；包装保存。本发明手感好、具有清香气味、染色快、能够有效避免细菌滋生，具有高强度不容易被拉扯变形甚至断裂。
Description
技术领域
本发明涉及化学纤维技术领域，具体为一种多功能型纤维及其制备方法。
背景技术
石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，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，只有一个碳原子厚度的二维材料，石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，从而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖，石墨烯是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料，因为它的电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称，是以精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物--聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，经纺丝和后处理制成的纤维，由普通涤纶长丝织成的织物，其制衣用性能具有强度好，滑爽挺括、易洗快干等优点。但现有的涤纶纤维存在着手感硬、触感差和光泽不柔和等缺点，同时染色耗时长，不能避免细菌的滋生，强度不高容易被拉扯变形甚至断裂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种手感好、具有清香气味、染色快、能够有效避免细菌滋生，具有高强度不容易被拉扯变形甚至断裂的多功能型纤维及其制备方法。
一种多种能型纤维，其特征在于：由以下重量份组分制成，涤纶纤维80～100重量份、PVC20～30重量份、石墨烯纤维10～20重量份、增塑剂2～4重量份、分散染料6～10重量份、分散剂2～4重量份、助染色剂2～4重量份、大豆卵磷脂6～10重量份、香草叶片4～6重量份、微棱镜6～10重量份。
优选由以下重力份组分制成，涤纶纤维90重量份、PVC25重量份、石墨烯纤维15重量份、增塑剂3重量份、分散染料8重量份、分散剂3重量份、助染色剂3重量份、大豆卵磷脂8重量份、香草叶片5重量份、微棱镜8重量份。
本发明中含有石墨烯纤维强度高，是钻石强度的2倍、钢材的200倍，是已知硬度最高的材料，同时石墨烯是已知的最柔韧的材料，且抗压力非常高，涤纶纤维中添加少量的石墨烯纤维能够极大的提高混合纤维的牢固性，避免纤维被拉扯变形甚至被扯断，能够极大的增加纤维制品的使用寿命，同时石墨烯能够抑制细菌滋生，添加到涤纶纤维中增强了涤纶制品的抗菌能力，提高了涤纶制品的舒适度。
本发明中分散染料在水中的溶解度较低，染色过程缓慢，分散剂能够增加分散染料的溶解度，提高纤维染色的速度，在染色过程中添加助染色剂同样增加了纤维的染色速度。涤纶纤维手感硬、触感差、光泽不柔和，本发明通过添加大豆卵磷脂增加了纤维的细腻度，提高了纤维的手感。
一种多种能型纤维的制备方法包括以下步骤，
(1)、母粒成型，将石墨烯纤维和涤纶纤维切成小段后按质量比1:1混合均匀，加入到塑料造粒机中制作涤纶石墨烯混合母粒；
(2)、香料提取，将香草叶片用剪刀剪成小片后放入研钵中，加入微量水后使用钵杵捣碎研磨，将研磨后的香草叶片浸入乙醇中萃取香草精油；
(3)、混合纤维制作，将涤纶纤维切小段经过塑料造粒机制成涤纶粒，将涤纶粒和母粒按一定比例混合，向其中加入增塑剂和大豆卵磷脂，经过喷丝机制成混合纤维，干燥机将混合纤维干燥后冷却待用；
(4)、包覆层准备，将PVC、香草精油、微棱镜和增塑剂混合后加入到包覆机中，预热准备；
(5)、纤维包覆，将混合纤维通过包覆机，在混合纤维外层添加包覆层后冷却待用；
(6)、染色，将分散染料与水混合，将混合纤维浸泡在染料中，染色过程中持续加热，染色后取出混合纤维晾晒；
(7)、包装保存，将混合纤维经过卷筒拉伸卷曲后保存。
所述石墨烯纤维按以下方法制作
1)石墨氧化：将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨，经过超声分散制备成氧化石墨烯，将氧化石墨烯在高温条件下充分搅拌制得氧化石墨烯混合液；
2)纤维成型：将石墨烯纺丝液从纺丝喷口均匀挤入凝固浴中，得到氧化石墨烯纤维；
3)纤维还原：在氧化石墨烯纤维中加入还原剂去除氧化石墨烯表面的含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，得到石墨烯纤维；
4)包装保存，将石墨烯纤维干燥后卷筒保存。
所述还原剂为二甲肼、对苯二酚、硼氢化钠或液肼。
所述氧化石墨烯搅拌制取氧化石墨烯混合液过程中稳定应为60～80℃。
所述混合纤维中涤纶粒和母粒的质量比例应为10:1、4:1或2:1。
所述混合纤维包覆前应两条以上并列排放，旋转加捻后得到加固型混合纤维结构。
所述混合纤维浸泡染料前将加水的染料加热后加入到高速搅拌机中充分搅拌，添加分散剂和助染色剂后再次搅拌。
所述染色过程中加热温度应为60℃，染色时间应为5天。
本发明的涤纶纤维和石墨烯混合纤维添加了香草精油，使产品具有良好的气味，提高了产品使用的舒适度，石墨烯纤维的透光性能和导电性能过于优秀，应用在涤纶纤维制品中会让使用者更容易受到电击以及灼伤，本发明在混合纤维外侧添加包覆层，能够消除石墨烯纤维优良导电性在涤纶纤维制品中的缺点，同时包覆层中有微棱镜，能够通过反射光热消除石墨烯纤维良好导热性能可能对使用者产生灼伤的隐患。
本发明为了提高混合纤维的强度，将两条以上的混合纤维并列旋转加捻，使纤维制成的成品更耐拉扯，使用寿命更长。
本发明的有益效果是：本发明手感好、具有清香气味、染色快、能够有效避免细菌滋生，具有高强度不容易被拉扯变形甚至断裂。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例一
一种多种能型纤维，由以下重量份组分制成，涤纶纤维80重量份、PVC20重量份、石墨烯纤维10重量份、增塑剂2重量份、分散染料6重量份、分散剂2重量份、助染色剂2重量份、大豆卵磷脂6重量份、香草叶片4重量份、微棱镜6重量份。
一种多种能型纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
(1)、母粒成型，将石墨烯纤维和涤纶纤维切成小段后按质量比1:1混合均匀，加入到塑料造粒机中制作涤纶石墨烯混合母粒；
(2)、香料提取，将香草叶片用剪刀剪成小片后放入研钵中，加入微量水后使用钵杵捣碎研磨，将研磨后的香草叶片浸入乙醇中萃取香草精油；
(3)、混合纤维制作，将涤纶纤维切小段经过塑料造粒机制成涤纶粒，将涤纶粒和母粒按一定比例混合，向其中加入增塑剂和大豆卵磷脂，经过喷丝机制成混合纤维，干燥机将混合纤维干燥后冷却待用；
(4)、包覆层准备，将PVC、香草精油、微棱镜和增塑剂混合后加入到包覆机中，预热准备；
(5)、纤维包覆，将混合纤维通过包覆机，在混合纤维外层添加包覆层后冷却待用；
(6)、染色，将分散染料与水混合，将混合纤维浸泡在染料中，染色过程中持续加热，染色后取出混合纤维晾晒；
(7)、包装保存，将混合纤维经过卷筒拉伸卷曲后保存。
石墨烯纤维按以下方法制作
1)石墨氧化：将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨，经过超声分散制备成氧化石墨烯，将氧化石墨烯在高温条件下充分搅拌制得氧化石墨烯混合液；
2)纤维成型：将石墨烯纺丝液从纺丝喷口均匀挤入凝固浴中，得到氧化石墨烯纤维；
3)纤维还原：在氧化石墨烯纤维中加入还原剂去除氧化石墨烯表面的含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，得到石墨烯纤维；
4)包装保存，将石墨烯纤维干燥后卷筒保存。
还原剂为二甲肼、对苯二酚、硼氢化钠或液肼。
氧化石墨烯搅拌制取氧化石墨烯混合液过程中稳定应为60℃。
混合纤维中涤纶粒和母粒的质量比例应为10:1。
混合纤维包覆前应两条以上并列排放，旋转加捻后得到加固型混合纤维结构。
混合纤维浸泡染料前将加水的染料加热后加入到高速搅拌机中充分搅拌，添加分散剂和助染色剂后再次搅拌。
染色过程中加热温度应为60℃，染色时间应为5天。
实施例二
一种多种能型纤维，由以下重量份组分制成，涤纶纤维90重量份、PVC25重量份、石墨烯纤维15重量份、增塑剂3重量份、分散染料8重量份、分散剂3重量份、助染色剂3重量份、大豆卵磷脂8重量份、香草叶片5重量份、微棱镜8重量份。
一种多种能型纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
(1)、母粒成型，将石墨烯纤维和涤纶纤维切成小段后按质量比1:1混合均匀，加入到塑料造粒机中制作涤纶石墨烯混合母粒；
(2)、香料提取，将香草叶片用剪刀剪成小片后放入研钵中，加入微量水后使用钵杵捣碎研磨，将研磨后的香草叶片浸入乙醇中萃取香草精油；
(3)、混合纤维制作，将涤纶纤维切小段经过塑料造粒机制成涤纶粒，将涤纶粒和母粒按一定比例混合，向其中加入增塑剂和大豆卵磷脂，经过喷丝机制成混合纤维，干燥机将混合纤维干燥后冷却待用；
(4)、包覆层准备，将PVC、香草精油、微棱镜和增塑剂混合后加入到包覆机中，预热准备；
(5)、纤维包覆，将混合纤维通过包覆机，在混合纤维外层添加包覆层后冷却待用；
(6)、染色，将分散染料与水混合，将混合纤维浸泡在染料中，染色过程中持续加热，染色后取出混合纤维晾晒；
(7)、包装保存，将混合纤维经过卷筒拉伸卷曲后保存。
石墨烯纤维按以下方法制作
1)石墨氧化：将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨，经过超声分散制备成氧化石墨烯，将氧化石墨烯在高温条件下充分搅拌制得氧化石墨烯混合液；
2)纤维成型：将石墨烯纺丝液从纺丝喷口均匀挤入凝固浴中，得到氧化石墨烯纤维；
3)纤维还原：在氧化石墨烯纤维中加入还原剂去除氧化石墨烯表面的含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，得到石墨烯纤维；
4)包装保存，将石墨烯纤维干燥后卷筒保存。
还原剂为二甲肼、对苯二酚、硼氢化钠或液肼。
氧化石墨烯搅拌制取氧化石墨烯混合液过程中稳定应为70℃。
混合纤维中涤纶粒和母粒的质量比例应为4:1。
混合纤维包覆前应两条以上并列排放，旋转加捻后得到加固型混合纤维结构。
混合纤维浸泡染料前将加水的染料加热后加入到高速搅拌机中充分搅拌，添加分散剂和助染色剂后再次搅拌。
染色过程中加热温度应为60℃，染色时间应为5天。
实施例三
一种多种能型纤维，由以下重量份组分制成，涤纶纤维100重量份、PVC30重量份、石墨烯纤维20重量份、增塑剂4重量份、分散染料10重量份、分散剂4重量份、助染色剂4重量份、大豆卵磷脂10重量份、香草叶片6重量份、微棱镜10重量份。
一种多种能型纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
(1)、母粒成型，将石墨烯纤维和涤纶纤维切成小段后按质量比1:1混合均匀，加入到塑料造粒机中制作涤纶石墨烯混合母粒；
(2)、香料提取，将香草叶片用剪刀剪成小片后放入研钵中，加入微量水后使用钵杵捣碎研磨，将研磨后的香草叶片浸入乙醇中萃取香草精油；
(3)、混合纤维制作，将涤纶纤维切小段经过塑料造粒机制成涤纶粒，将涤纶粒和母粒按一定比例混合，向其中加入增塑剂和大豆卵磷脂，经过喷丝机制成混合纤维，干燥机将混合纤维干燥后冷却待用；
(4)、包覆层准备，将PVC、香草精油、微棱镜和增塑剂混合后加入到包覆机中，预热准备；
(5)、纤维包覆，将混合纤维通过包覆机，在混合纤维外层添加包覆层后冷却待用；
(6)、染色，将分散染料与水混合，将混合纤维浸泡在染料中，染色过程中持续加热，染色后取出混合纤维晾晒；
(7)、包装保存，将混合纤维经过卷筒拉伸卷曲后保存。
石墨烯纤维按以下方法制作
1)石墨氧化：将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨，经过超声分散制备成氧化石墨烯，将氧化石墨烯在高温条件下充分搅拌制得氧化石墨烯混合液；
2)纤维成型：将石墨烯纺丝液从纺丝喷口均匀挤入凝固浴中，得到氧化石墨烯纤维；
3)纤维还原：在氧化石墨烯纤维中加入还原剂去除氧化石墨烯表面的含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，得到石墨烯纤维；
4)包装保存，将石墨烯纤维干燥后卷筒保存。
还原剂为二甲肼、对苯二酚、硼氢化钠或液肼。
氧化石墨烯搅拌制取氧化石墨烯混合液过程中稳定应为80℃。
混合纤维中涤纶粒和母粒的质量比例应为2:1。
混合纤维包覆前应两条以上并列排放，旋转加捻后得到加固型混合纤维结构。
混合纤维浸泡染料前将加水的染料加热后加入到高速搅拌机中充分搅拌，添加分散剂和助染色剂后再次搅拌。
染色过程中加热温度应为60℃，染色时间应为5天。
本发明实施例与普通涤纶纤维对照表
| 普通涤纶纤维 | 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | |
| 手感 | 硬 | 细腻 | 细腻 | 细腻 |
| 香味 | 无 | 轻微 | 一般 | 一般 |
| 染色节省时间 | 无 | 20％ | 30％ | 30％ |
| 细菌滋生量 | 100％ | 8％ | 5％ | 5％ |
| 单根纤维断裂所需强度 | 200N | 20000N | 50000N | 40000N |
从上述表格可以看出，在于普通市场上的涤纶纤维相比，本发明具有明显的节省染色时间的特点，而且手感好、具有清香气味、能够有效避免细菌滋生，具有高强度不容易被拉扯变形甚至断裂。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种多种能型纤维，其特征在于：由以下重量份组分制成，涤纶纤维80～100重量份、PVC20～30重量份、石墨烯纤维10～20重量份、增塑剂2～4重量份、分散染料6～10重量份、分散剂2～4重量份、助染色剂2～4重量份、大豆卵磷脂6～10重量份、香草叶片4～6重量份和微棱镜6～10重量份。
2.根据权利要求1所述的一种多种能型纤维，其特征在于：由以下重量份组分制成，涤纶纤维90重量份、PVC25重量份、石墨烯纤维15重量份、增塑剂3重量份、分散染料8重量份、分散剂3重量份、助染色剂3重量份、大豆卵磷脂8重量份、香草叶片5重量份和微棱镜8重量份。
3.根据权利要求1所述的一种多种能型纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
(1)、母粒成型，将石墨烯纤维和涤纶纤维切成小段后按质量比1:1混合均匀，加入到塑料造粒机中制作涤纶石墨烯混合母粒；
(2)、香料提取，将香草叶片用剪刀剪成小片后放入研钵中，加入微量水后使用钵杵捣碎研磨，将研磨后的香草叶片浸入乙醇中萃取香草精油；
(3)、混合纤维制作，将涤纶纤维切小段经过塑料造粒机制成涤纶粒，将涤纶粒和母粒按一定比例混合，向其中加入增塑剂和大豆卵磷脂，经过喷丝机制成混合纤维，干燥机将混合纤维干燥后冷却待用；
(4)、包覆层准备，将PVC、香草精油、微棱镜和增塑剂混合后加入到包覆机中，预热准备；
(5)、纤维包覆，将混合纤维通过包覆机，在混合纤维外层添加包覆层后冷却待用；
(6)、染色，将分散染料与水混合，将混合纤维浸泡在染料中，染色过程中持续加热，染色后取出混合纤维晾晒；
(7)、包装保存，将混合纤维经过卷筒拉伸卷曲后保存。
4.根据权利要求1所述的一种多种能型纤维的制备方法，其特征在于，所述石墨烯纤维按以下方法制作
1)石墨氧化：将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨，经过超声分散制备成氧化石墨烯，将氧化石墨烯在高温条件下充分搅拌制得氧化石墨烯混合液；
2)纤维成型：将石墨烯纺丝液从纺丝喷口均匀挤入凝固浴中，得到氧化石墨烯纤维；
3)纤维还原：在氧化石墨烯纤维中加入还原剂去除氧化石墨烯表面的含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，得到石墨烯纤维；
4)包装保存，将石墨烯纤维干燥后卷筒保存。
5.根据权利要求4所述的一种多种能型纤维的制备方法，其特征在于，所述还原剂为二甲肼、对苯二酚、硼氢化钠或液肼。
6.根据权利要求4所述的一种多种能型纤维的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯搅拌制取氧化石墨烯混合液过程中稳定应为60～80℃。
7.根据权利要求3所述的一种多种能型纤维的制备方法，其特征在于，所述混合纤维中涤纶粒和母粒的质量比例应为10:1、4:1或2:1。
8.根据权利要求3所述的一种多种能型纤维的制备方法，其特征在于，所述混合纤维包覆前应两条以上并列排放，旋转加捻后得到加固型混合纤维结构。
9.根据权利要求3所述的一种多种能型纤维的制备方法，其特征在于，所述混合纤维浸泡染料前将加水的染料加热后加入到高速搅拌机中充分搅拌，添加分散剂和助染色剂后再次搅拌。
10.根据权利要求3所述的一种多种能型纤维的制备方法，其特征在于，所述染色过程中加热温度应为60℃，染色时间应为5天。
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