CN109706545A - 一种微孔中空石墨烯海岛纤维及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种微孔中空石墨烯海岛纤维及其制造方法，包括如下步骤：由石墨烯功能材料通过酯化聚合制得石墨烯母粒，之后与PET、COPET共混、熔融制得石墨烯海组分；再与可溶性COPET岛组分熔融共混，得到石墨烯海岛原丝，经集束、牵伸，紧张热定型，卷曲、上油，松弛热定型等制得石墨烯海岛纤维，经碱液溶除岛组分和海组分中的可溶性聚酯形成的微孔中空石墨烯纤维体。本发明的微孔中空石墨烯海岛纤维具有石墨烯纤维的远红外、抗菌抑菌、防静电功能。

Description

一种微孔中空石墨烯海岛纤维及其制造方法

技术领域

本发明属于合成纤维生产技术领域，具体涉及一种微孔中空石墨烯海岛纤维及其制造方法。

背景技术

随着经济、社会生活的发展，人们对多功能纺织品的要求日益提高，尤其是无毒、绿色、远红外、抗菌抑菌、防静电、具有独特的金属光泽、无化学染整、色泽自然持久等功能的纺织品需求旺盛。海岛复合纤维织物手感柔软、滑爽，可制成具有高密性、吸湿性、拒水性，并有独特的美观性和时装风格性的织物；海岛复合纤维单丝线密度小，纤维比表面积大，其覆盖性、膨松性、保暖和吸附性高，使织物具有极强的吸尘性、去污性和过滤性；海岛复合纤维间空隙多而密，具有优良的防水透气性能，隔热保暖作用好。海岛复合纤维超细，纤维更加柔软，制成织物，可产生毛细管的芯吸作用，使织物吸附更多水分，并可将这些水分移至织物表面，使其蒸发，增加了穿着的舒适感。因此，海岛纤维具有普通纤维无法比拟的优点，可以制成许多高性能和高附加值的纺织品，如利用高收缩丝的收缩性能，可织成密度更大、耐水压更高的织物。这类织物虽密度很高，但质地轻盈，悬垂性好，色泽柔和手感柔软而又丰满，外观雍华而温馨，同时能保持相当的透湿性和透气性，穿着十分舒适。

石墨烯是一种新型碳纳米轻质材料，具有独特的单原子层二维晶体结构、高比表面积，高的强度、电导率、热导率，对各类光线的吸收效率高、遮蔽效果理想。石墨烯被誉为“改变21世纪的神奇材料”，随着石墨烯应用领域相关工艺的逐步成熟完善，手机屏幕任意弯曲、电动汽车瞬间充电、电脑屏幕透明薄如白纸这些不可思议的事情将变成现实。2015年11月30 日，中国工业和信息化部、国家发展改革委、科技部印发《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》，提出到2020年形成完善的石墨烯产业体系，实现石墨烯材料标准化、系列化和低成本化。石墨烯材料在纺织品功能开发方面同样引起广泛关注，在纺织纤维的聚合或纺丝过程中添加少量的石墨烯可显著改善纤维力学、电学性能。用于制备纤维的石墨烯功能材料可通过不同制备方法得到，如机械剥离法、CVD法、化学氧化还原法、插层剥离法、生物质资源水热碳化等，现有技术制备得到的石墨烯中会存在某些杂质元素、碳元素的其他同素异形体或层数非单层甚至多层的石墨烯结构(例如3层、5层、10层、20层等)。生物质石墨烯是以农业废弃物如玉米杆、玉米芯、高粱杆、甜菜渣、甘蔗渣、糠醛渣、木糖渣、木屑、棉秆等原料通过生物质资源水热碳化方式制备得到的。

中国专利CN106702530A公开了一种海岛纤维，该海岛纤维通过将石墨烯和纳米功能粒子与第一岛组份预分散后制得纳米功能母粒，再与第二岛组份均匀混合后与海组份一起进行共混熔融纺丝，制成具有特殊功能效果的海岛纤维。该专利指出海岛纤维本身相对较细(﹤0.05D)，纤维本身机械性能较差，导致面料成品的机械性能和起毛球性能较差，而纳米功能粒子的加入势必更加影响纤维的机械性能。因此该专利在加入纳米功能粒子的同时加入石墨烯，石墨烯的加入可改善海岛纤维的机械性能。可见该专利的石墨烯只是作为辅助材料，加入的目的仅是为了使功能纤维获得更好的机械性能。目前为止，未见将石墨烯专用于制备涤涤海岛纤维的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微孔中空石墨烯海岛纤维及其制造方法，该海岛纤维可降低材料表面电阻率，将产生的静电荷迅速泄放，同时赋予材料表面一定的润滑性，进一步降低摩擦系数，从而抑制和减少静电荷的产生；生物相容性良好，是一种无毒、绿色、高效的功能纺织品，兼有石墨烯纤维的远红外、抗菌抑菌、防静电功能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

本发明由石墨烯功能材料通过酯化聚合制得石墨烯母粒，之后与PET 和COPET聚酯共混、熔融制得石墨烯聚酯海组分；将石墨烯海组分与可溶性岛组分熔融共混制得石墨烯海岛原丝，再经集束、牵伸、紧张热定型、卷曲、上油、松弛热定型等工序制得石墨烯海岛纤维，之后经碱液溶剂溶除岛组分和海组分中的可溶性聚酯，保留海组分中的石墨烯纤维体，干燥、切断形成中空微孔网状立体结构，制得微孔中空石墨烯海岛纤维。

具体的，本发明提供的一种微孔中空石墨烯海岛纤维的制造方法，其包括如下步骤：

步骤S1：石墨烯母粒的制备：按重量百分比将30％～65％的石墨烯粉体、10％～25％的分散剂和15％～30％的表面活性剂混合，经搅拌、分散，制得石墨烯浆液；再将石墨烯浆液与精对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG) 共混得到混合液，再加入催化剂铝酸钠或醋酸锰搅拌均匀，导入反应釜中进行酯化反应，所述催化剂的加入量为混合液重量的0.5～2％；将酯化后的混合料导入缩聚釜中进行缩聚反应，再经过预缩、终缩、铸带、冷却、造粒、干燥，制得石墨烯母粒；

步骤S2：石墨烯聚酯的制备：将石墨烯母粒与干燥后的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、COPET共混、搅拌均匀，螺杆挤压机熔融，制得石墨烯聚酯；

步骤S3：石墨烯海岛原丝的制备：将干燥处理的可溶性COPET、石墨烯聚酯分别干燥后通过螺杆挤压机熔融挤出；将熔融挤出后的可溶性聚酯熔体和石墨烯聚酯熔体分别经各自管路、计量泵计量后，分别输送至纺丝箱体，进入同一海岛型复合喷丝组件中，经过海岛型复合喷丝组件内各自的流道及过滤系统，将可溶性COPET熔体和石墨烯聚酯熔体经喷丝板孔汇合后从喷丝孔喷出，再经气流强制冷却，卷绕，制得以石墨烯聚酯为海组分、可溶性COPET为岛组分的石墨烯海岛原丝；

步骤S4：微孔中空石墨烯海岛纤维的制备：将步骤S3制备的石墨烯海岛原丝经集束、牵伸、紧张热定型、卷曲、上油、松弛热定型、切断等工序制得微孔中空石墨烯海岛纤维；

步骤S5：微孔中空石墨烯海岛纤维的制备：将石墨烯海岛纤维导入温度为60℃～110℃的碱性溶剂中溶除可溶性部分，经干燥、切断形成具有立体网状结构的微孔中空石墨烯海岛纤维。

进一步，步骤S1中，所述的石墨烯粉体粒径尺寸为55nm～90nm。经试验，粒径在55nm～90nm范围内的石墨烯粉体与聚酯粉料的相容性好，不易发生团聚，更优选的石墨烯粉体粒径为75nm～88nm。

又，步骤S1中，所述石墨烯粉体功能材料包括生物质石墨烯和非生物质石墨烯。所述生物质石墨烯是以生物质秸秆通过生物质资源水热碳化方式制备得到的，通过这种方式制得的生物质石墨烯具有石墨烯二维片层结构，远红外功能增强。所述非生物质石墨烯为市售商品即可，只需满足石墨烯粉体粒径为55nm～90nm即可。

优选的，步骤S1中，所述的石墨烯粉体、分散剂和表面活性剂的重量百分比分别为：石墨烯粉体：30～65％，分散剂：10～25％，表面活性剂： 10～30％。

更优选的，步骤S1中，所述的石墨烯粉体、分散剂和表面活性剂的重量百分比为：60％：25％：15％。

更优选的，步骤S1中，所述的石墨烯粉体、分散剂和表面活性剂的重量百分比分别为：55％：20％：25％。

进一步，步骤S1中，所述的表面活性剂选自醇醚硫酸盐、蔗糖酯、烷基醇酰胺中的一种。

步骤S1中，所述的分散剂为Pluronic P123、Pluronic F68、Pluronic F127 中的一种。这三种分散剂的分子结构中都含有亲水链，使其具有水溶性，也有与石墨烯通过疏水作用相连的疏水部分。

步骤S1中，所述的石墨烯浆液、精对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG) 重量百分比为：10％～20％：40％～70％：10％～30％。由于PTA中添加石墨烯成分，相当于混入了“杂质”。为了使“杂质”均质化，石墨烯浆液、精对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)三者的重量百分比非常关键。

优选的，所述的石墨烯浆液、精对苯二甲酸聚酯PTA、乙二醇EG重量百分比为：15％：65％：20％。

优选的，所述的石墨烯浆液、精对苯二甲酸聚酯PTA、乙二醇EG重量百分比为：18％：61％：21％。

步骤S2中，所述的石墨烯母粒、PET、COPET重量百分比分别为 15％～25％：71％～83％：2％～4％。优选为18％：80％：2％，或20％：77％： 3％。

优选的，步骤S3中，所述海岛型复合喷丝组件为用于熔融纺丝制备海岛纤维的喷丝组件，由多块分配板、过滤网、喷丝板、头套等组装在一起的复合喷丝组件，含“37”岛针管排列，通常岛数是16、36、37、51、64、 88、98，也有岛数超过100甚至1000的。为达成稳定的连续海岛结构，其中的岛针管呈圆形均匀等距间隔排列，确保在成形过程中海岛间不分离，保持单丝形态，同时岛组分在成型过程中不粘连，即单丝内岛与岛之间良好的分离。优选之一的岛数是37；优选之二的岛数是51。

步骤S3中，本发明控制海与岛的比例范围为25：75～35：65，在纺制海岛纤维时需要控制串浆导致的纤维圆整度变化，海的比例越小熔液越容易串浆，反之则不容易串浆。

优选的，步骤S3中，所述的过滤系统设两级，互补过滤，过滤尺寸精度为35目～115目，过滤尺寸精度优选为60目～100目，使过滤后的熔体组分达到超精细的能连续生产水平。

步骤S3中，在喷丝板汇合前，所述可溶性COPET熔体(岛组分)温度控制在270℃～295℃(优选275℃～280℃)，所述石墨烯聚酯熔体(海组分)温度控制在270℃～290℃(优选275℃)。

步骤S4中，所述牵伸包括一级牵伸、二级牵伸，牵伸总倍数2.80～3.30 倍；一级牵伸为油浴牵伸，油浴温度为75℃～80℃；二级牵伸为过热蒸汽牵伸，过热蒸汽温度为110℃～140℃，优选为130℃。

步骤S4中，所述紧张热定型为进行18辊定型，前8个辊加热温度为 160℃～165℃、后10个辊内通冷却水对丝束降温。

步骤S4中，所述松弛热定型为100℃～110℃烘箱松弛热定型，松弛热定型时的牵伸最高速度不超过120m/min。

步骤S5中，所述碱性溶剂为体积百分比为0.5％～1.5％的氢氧化钠或氢氧化钾。

本发明是通过碱性溶剂(优选氢氧化钠或氢氧化钾)溶除岛组分和海组分中的可溶性聚酯，保留海组分中的石墨烯纤维体，其中，溶除岛组分形成中空结构，溶除海组分中的可溶性COPET形成微孔结构，在留下的海组分石墨烯纤维体上共同构成中空微孔网状立体结构。

本发明还提供一种微孔中空石墨烯海岛纤维，所述的微孔中空石墨烯海岛纤维由上述制造方法制备得到。

本发明制备的微孔中空石墨烯海岛纤维的抗菌、远红外性能等功能测试采用上海德福伦化纤有限公司参与制定的团体标准：T/CCFA01031-2017 《石墨烯改性涤纶短纤维》，经测试：满足远红外发射率≥0.88，远红外辐照温升≥1.7℃，大肠杆菌抑菌率≥75％，金黄色葡萄球菌抑菌率≥75％，白色念珠菌抑菌率≥70％。同时抗菌性能等测试结果也满足上海德福伦化纤有限公司牵头制定的行业标准：FZ/T 52035-2014《抗菌涤纶短纤维》和 GB/T20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》，抑菌率的菌种指金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)、大肠杆菌(ATCC 8739)。远红外性能测试采用GB/T 30127-2013《纺织品远红外性能的检测和评价》。

经测试，本发明制备的微孔中空石墨烯海岛纤维性能满足如下指标：纤维的断裂强度：≥2.0cn/dtex，断裂伸长率：M1±10.0％，卷曲数：M2±4.0 个/25mm，卷曲率：M3±4.0％，180℃干热收缩率：≤10.0％，线密度： 3.0dtex～5.56dtex。

本发明在高科技海岛纤维质地轻盈，悬垂性好，色泽柔和，手感柔软丰满，外观雍华温馨，透湿透气的基础上，研制兼有抗菌、抗静电、抗紫外线与远红外多种功能的微孔中空石墨烯海岛纤维，该微孔中空石墨烯海岛纤维具有独特的金属光泽，无化学染整，色泽自然持久，具有石墨烯纤维的远红外、抗菌抑菌、防静电功能，拓展了海岛纤维的品种和应用，新品类满足新功能和新需求。

本发明的有益效果：

1.现有的海岛型复合纤维采用PET或PA作为岛组分，海组分大多采用PS或PE，然后用苯、甲苯等有机溶剂除去海组分，但这样带来了环境污染、易燃易爆等问题。本发明的可溶性聚酯采用碱溶性COPET，有效解决了上述问题。

2.本发明将石墨烯专用于制备涤涤海岛纤维，无需额外添加矿石粉/ 金属粉等功能材料即可在常温下具有远红外辐射功能，其远红外发射率≥0.88，远红外辐照温升≥1.7℃。所以该纤维在人体正常温度下可自动调节、吸取人体周围和自身的辐射能量，产生对人体有益的远红外线，从而激发人体组织细胞的活力，促进新陈代谢，改善微循环，提高免疫力，从而达到对人体保健作用。本发明优选生物质石墨烯制备，生物质石墨烯是以生物质秸秆中纤维素为原料，不仅具有石墨烯二维片层结构，还具有增强远红外性能。

3.本发明提供的微孔中空石墨烯海岛纤维中石墨烯的存在切断了细菌的养分供养基地，同时利用石墨烯具有高比表面积的性能，所以，该石墨烯海岛纤维织物具有吸附异味、抗菌抑菌等功能，抑菌率达到99％以上。

4.本发明提供的微孔中空石墨烯海岛纤维可降低材料表面电阻率，将产生的静电荷迅速泄露，同时赋予材料表面一定的润滑性，降低摩擦系数，从而抑制和减少静电荷的产生。

5.本发明提供的微孔中空石墨烯海岛纤维具有良好的生物相容性，不含有也不产生对人体有害的化学物质和成分，是一种无毒、绿色、高效的功能纺织品。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

实施例1

S1、石墨烯母粒的制备：按重量百分比将60％的80nm生物质秸秆通过生物质资源水热碳化方式制备得到的生物质石墨烯粉体、25％的分散剂 Pluronic P123和15％的表面活性剂醇醚硫酸盐混合，经搅拌、分散，制得石墨烯浆液；再用15％石墨烯浆液与65％精对苯二甲酸PTA、20％乙二醇 EG共混得到混合液，加入催化剂铝酸钠搅拌均匀，导入反应釜中进行酯化反应，所述催化剂的加入量为混合液重量的1％；将酯化后的混合料导入缩聚釜中进行缩聚反应，再经过预缩、终缩、铸带、冷却、造粒、干燥，制得石墨烯母粒。

S2、石墨烯聚酯岛组分的制备：将18％的石墨烯母粒与经干燥后的 80％的PET、2％COPET共混，搅拌均匀，螺杆挤压机熔融，制得石墨烯聚酯岛组分。

S3、石墨烯海岛原丝的制备：将干燥处理的可溶性COPET岛组分、石墨烯聚酯海组分经各自系统干燥后，在各自的螺杆挤压机中熔融挤出，并经各自管路、计量泵进入同一喷丝组件，再经各自流道、过滤系统80 目过滤，然后可溶性聚酯海组分熔体和石墨烯聚酯岛组分熔体经喷丝板孔汇合后，从喷丝孔喷出，经气流强制冷却，卷绕，制得石墨烯海岛原丝；其中，海、岛比例控制在30：70，海组分温度控制在275℃；岛组分温度控制在275℃。

S4、微孔中空石墨烯海岛纤维的制备：石墨烯海岛原丝经集束；牵伸：一级牵伸油浴温度为75℃，二级牵伸为130℃过热蒸汽牵伸，牵伸总倍数 3.0倍；紧张热定型：18个辊中前8个辊加热温度为160℃、后10个辊内通冷却水对丝束降温；加湿，卷曲，上油，100℃烘箱松弛热定型，牵伸最高速度110m/min，制得石墨烯海岛纤维。

S5、微孔中空石墨烯海岛纤维的制备：紧接着将石墨烯海岛纤维导入温度为85℃的1％的氢氧化钠溶液中溶除可溶性部分，经干燥、切断形成具有立体网状结构的微孔中空石墨烯海岛纤维。

经测试，本实施例制备的微孔中空石墨烯海岛纤维的断裂强度：≥2.6cn/dtex，卷曲数M2±4.0个/25mm，卷曲率M3±4.0％，180℃干热收缩率≤10.0％，线密度3.0dtex～5.56dtex，抑菌率99％，断裂伸长率29.2％，拉伸倍数4.9，结晶度38.4％，远红外法向发射率0.82，远红外辐照温升 2.3℃，纤维具有石墨烯纤维的远红外、抗菌抑菌、防静电功能。

实施例2

S1、石墨烯母粒的制备：按重量百分比将55％的80nm生物质秸秆通过生物质资源水热碳化方式制备得到的生物质石墨烯粉体、20％的分散剂Pluronic P123和25％的表面活性剂醇醚硫酸盐混合，经搅拌、分散，制得石墨烯浆液；再用18％石墨烯浆液与61％精对苯二甲酸PTA、21％乙二醇 EG共混得到混合液，加入催化剂醋酸锰搅拌均匀，导入反应釜中进行酯化反应，所述催化剂的加入量为混合液重量的0.5％；将酯化后的混合料导入缩聚釜中进行缩聚反应，再经过预缩、终缩、铸带、冷却、造粒、干燥，制得石墨烯母粒。

S2、石墨烯聚酯岛组分的制备：将20％的石墨烯母粒与经干燥后的 77％的PET、3％的COPET共混，搅拌均匀，螺杆挤压机熔融，制得石墨烯聚酯岛组分。

S3、石墨烯海岛原丝的制备：将干燥处理的可溶性COPET岛组分、石墨烯聚酯海组分经各自系统干燥后，在各自的螺杆挤压机中熔融挤出，并经各自管路、计量泵进入同一喷丝组件，再经各自流道、过滤系统，然后可溶性聚酯岛组分熔体和石墨烯聚酯海组分熔体经喷丝板孔汇合后，从喷丝孔喷出，经气流强制冷却，卷绕，制得石墨烯海岛原丝；其中，海岛比例控制在30：70，海组分温度控制在275℃；岛组分温度控制在275℃。

S4、微孔中空石墨烯海岛纤维的制备：石墨烯海岛原丝经集束；牵伸：一级牵伸油浴温度为80℃，二级牵伸为130℃过热蒸汽牵伸，牵伸总倍数 2.8倍；紧张热定型：18个辊中前8个辊加热温度为165℃、后10个辊内通冷却水对丝束降温；加湿，卷曲，上油，110℃烘箱松弛热定型，牵伸最高速度120m/min，制得石墨烯海岛纤维。

S5、微孔中空石墨烯海岛纤维的制备：紧接着将石墨烯海岛纤维导入温度为85℃的0.5％氢氧化钠中溶除可溶性部分，经干燥、切断形成具有立体网状结构的微孔中空石墨烯海岛纤维。

经测试，微孔中空石墨烯海岛纤维二的断裂强度：≥2.6cn/dtex，卷曲数M2±4.0个/25mm，卷曲率M3±4.0％，180℃干热收缩率≤10.0％，线密度3.0dtex～5.56dtex，抑菌率99％，断裂伸长率28.8％，拉伸倍数4.91，结晶度38.24％，远红外法向发射率0.85，远红外辐照温升2.7℃，纤维具有石墨烯纤维的远红外、抗菌抑菌、防静电功能。

实施例3微孔中空石墨烯海岛纤维三的制备

S1、石墨烯母粒的制备：按重量百分比将60％的80nm生物质秸秆通过生物质资源水热碳化方式制备得到的生物质石墨烯粉体、20％的分散剂 Pluronic P123和25％的表面活性剂醇醚硫酸盐混合，经搅拌、分散，制得石墨烯浆液；再用18％石墨烯浆液与61％精对苯二甲酸PTA、21％乙二醇 EG共混得到混合液，加入催化剂铝酸钠搅拌均匀，导入反应釜中进行酯化反应，所述催化剂的加入量为混合液重量的1.8％；将酯化后的混合料导入缩聚釜中进行缩聚反应，再经过预缩、终缩、铸带、冷却、造粒、干燥，制得石墨烯母粒。

S2、石墨烯聚酯海组分的制备：将20％的石墨烯母粒与经干燥后的 77％的PET、3％的COPET共混，搅拌均匀，螺杆挤压机熔融，制得石墨烯聚酯岛组分；

S3、石墨烯海岛原丝的制备：将干燥处理的可溶性COPET岛组分、石墨烯聚酯海组分经各自系统干燥后，在各自的螺杆挤压机中熔融挤出，并经各自管路、计量泵进入同一喷丝组件，再经各自流道、过滤系统，然后可溶性聚酯岛组分熔体和石墨烯聚酯海组分熔体经喷丝板孔汇合后，从喷丝孔喷出，经气流强制冷却、卷绕，制得石墨烯海岛原丝；其中，其中，海岛比例控制在30：70，海组分温度控制在275℃；岛组分温度控制在275 ℃。

S4、微孔中空石墨烯海岛纤维的制备：石墨烯海岛原丝经集束；牵伸：一级牵伸油浴温度为75℃，二级牵伸为130℃过热蒸汽牵伸，牵伸总倍数 3.0倍；紧张热定型：18个辊中前8个辊加热温度为165℃、后10个辊内通冷却水对丝束降温；加湿，卷曲，上油，110℃烘箱松弛热定型，牵伸最高速度110m/min，制得石墨烯海岛纤维。

S5、微孔中空石墨烯海岛纤维的制备：紧接着将石墨烯海岛纤维导入温度为85℃的1.5％氢氧化钠中溶除可溶性部分，经干燥、切断形成具有立体网状结构的微孔中空石墨烯海岛纤维。

经测试，微孔中空石墨烯海岛纤维三的断裂强度：≥2.6cn/dtex，卷曲数M2±4.0个/25mm，卷曲率M3±4.0％，180℃干热收缩率≤10.0％，线密度3.0dtex～5.56dtex，抑菌率99％，断裂伸长率28％，拉伸倍数4.94，结晶度38.3％，远红外法向发射率0.89，远红外辐照温升2.95℃，纤维具有石墨烯纤维的远红外、抗菌抑菌、防静电功能。

对比例1

未添加石墨烯，其生产工艺类似实施例1，具体为：

S1、聚酯海组分的制备：将干燥后的97％PET、3％的COPET共混，搅拌均匀，螺杆挤压机熔融，制得聚酯海组分；

S2、涤涤海岛原丝的制备：将干燥处理的可溶性COPET岛组分、聚酯海组分经各自系统干燥后，在各自的螺杆挤压机中熔融挤出，并经各自管路、计量泵进入同一喷丝组件，再经各自流道、过滤系统，然后可溶性聚酯岛组分熔体和聚酯海组分熔体经喷丝板孔汇合后，从喷丝孔喷出，经气流强制冷却、卷绕，制得海岛原丝；其中，海、岛组分的温度控制在275 ℃。

S3、涤涤海岛纤维的制备：海岛纤维原丝经集束，牵伸，紧张热定型，卷曲，上油，松弛热定型等工序制得涤涤海岛纤维。

S4、微孔中空涤涤海岛纤维的制备：紧接着将涤涤海岛纤维导入温度为85℃的1％的氢氧化钠溶液中溶除可溶性部分，干燥、切断形成具有立体网状结构的微孔中空涤涤海岛纤维。

经测试，涤涤海岛纤维一的断裂强度：≥2.6cn/dtex，卷曲数M2±4.0 个/25mm，卷曲率M3±4.0％，180℃干热收缩率≤10.0％，线密度3.0dtex ～5.56dtex，断裂伸长率29.5％，拉伸倍数4.92，结晶度38.4％。与实施例 1相比，对比例1纤维强度稍高，但不具有石墨烯纤维的远红外、抗菌抑菌、防静电功能。

对比例2

未添加石墨烯，其生产工艺类似实施例2，具体为：

S1、聚酯海组分的制备：将干燥后的98％PET、2％的COPET共混，搅拌均匀，螺杆挤压机熔融，制得聚酯海组分。

S2、海岛原丝的制备：将干燥处理的可溶性COPET岛组分、聚酯海组分经各自系统干燥后，在各自的螺杆挤压机中熔融挤出，并经各自管路、计量泵进入同一喷丝组件，再经各自流道、过滤系统，然后可溶性聚酯海组分熔体和聚酯岛组分熔体经喷丝板孔汇合后，从喷丝孔喷出，经气流强制冷却，卷绕，制得海岛原丝；其中，海、岛组分的温度控制在275℃。

S3、涤涤海岛纤维的制备：海岛原丝经集束，牵伸，紧张热定型，卷曲，上油，松弛热定型，切断等工序制得涤涤海岛纤维。

S4、微孔中空涤涤海岛纤维的制备：紧接着将涤涤海岛纤维导入温度为85℃的1％的氢氧化钠溶液中溶除可溶性部分，干燥、切断形成具有立体网状结构的微孔中空涤涤海岛纤维。

经测试，涤涤海岛纤维二的断裂强度：≥2.6cn/dtex，卷曲数M2±4.0 个/25mm，卷曲率M3±4.0％，180℃干热收缩率≤10.0％，线密度3.0dtex ～5.56dtex，断裂伸长率28.7％，拉伸倍数4.97，结晶度38.6％。对实施例 2相比，对比例2纤维强度亦稍高，但也不具有石墨烯纤维的远红外、抗菌抑菌、防静电功能。

对比例3

未添加石墨烯，其生产工艺类似实施例3，具体为：

S1、聚酯海组分的制备：将干燥后的99％PET、1％的COPET共混，搅拌均匀，螺杆挤压机熔融，制得聚酯海组分。

S2、海岛原丝的制备：将干燥处理的可溶性COPET岛组分、聚酯海组分经各自系统干燥后，在各自的螺杆挤压机中熔融挤出，并经各自管路、计量泵进入同一喷丝组件，再经各自流道、过滤系统，然后可溶性聚酯海组分熔体和聚酯岛组分熔体经喷丝板孔汇合后，从喷丝孔喷出，经气流强制冷却，卷绕，制得海岛原丝；其中，海、岛组分的温度控制在275℃。

S3、涤涤海岛纤维的制备：海岛原丝经集束，牵伸，紧张热定型，卷曲，上油，松弛热定型等工序制得涤涤海岛纤维。

S4、微孔中空涤涤海岛纤维的制备：紧接着将涤涤海岛纤维导入温度为85℃的1％的氢氧化钠溶液中溶除可溶性部分，干燥、切断形成具有立体网状结构的微孔中空涤涤海岛纤维。

经测试，涤涤海岛纤维三的断裂强度：≥2.6cn/dtex，卷曲数M2±4.0 个/25mm，卷曲率M3±4.0％，180℃干热收缩率≤10.0％，线密度3.0dtex ～5.56dtex，断裂伸长率29.4％，拉伸倍数4.99，结晶度38.85％。对实施例 3相比，对比例3纤维强度同样稍高，同样也不具有石墨烯纤维的远红外、抗菌抑菌、防静电功能。

对比例4

石墨烯母粒的制备过程中生物质石墨烯粉体、分散剂、表面活性剂的重量百分比为：25％：45％：30％，石墨烯浆液、精对苯二甲酸、乙二醇的重量百分比为：5％：70％：25％，其他同实施例1。

经测试，本对比例海岛纤维的断裂强度：≥2.6cn/dtex，卷曲数M2±4.0 个/25mm，卷曲率M3±4.0％，180℃干热收缩率≤10.0％，线密度3.0dtex ～5.56dtex，抑菌率50％，断裂伸长率29％，拉伸倍数4.8，结晶度38.5％，远红外法向发射率0.50，远红外辐照温升1.5℃，纤维远红外、抗菌抑菌、防静电功能较弱，不足以符合纺织产品标准指标。

对比例5

石墨烯母粒的制备过程中生物质石墨烯粉体、分散剂、表面活性剂的重量百分比为：70％：15％：15％，石墨烯浆液、精对苯二甲酸、乙二醇的重量百分比为：30％：40％：30％，其他同实施例1。

经测试，本对比例海岛纤维的断裂强度<1.0cn/dtex，卷曲数M2±4.0 个/25mm，卷曲率M3±4.0％，180℃干热收缩率≤10.0％，线密度3.0dtex ～5.56dtex，抑菌率99％，断裂伸长率23％，拉伸倍数3，结晶度36％，远红外法向发射率0.88，远红外辐照温升3.0℃，纤维较脆，极易断裂。

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (12)

1.一种微孔中空石墨烯海岛纤维的制造方法，包括如下步骤：

步骤S1：石墨烯母粒的制备：按重量百分比将30％～65％的石墨烯粉体、10％～25％的分散剂和15％～30％的表面活性剂混合，经搅拌、分散，制得石墨烯浆液；将石墨烯浆液与精对苯二甲酸、乙二醇按重量百分比：10％～20％：40％～70％：10％～30％共混得到混合液，再加入催化剂铝酸钠或醋酸锰搅拌均匀，导入反应釜中进行酯化反应，所述催化剂的加入量为混合液重量的0.5～2％；将酯化后的混合料导入缩聚釜中进行缩聚反应，再经过预缩、终缩、铸带、冷却、造粒、干燥，制得石墨烯母粒；

步骤S2：石墨烯聚酯的制备：将石墨烯母粒与干燥后的聚对苯二甲酸乙二酯、可溶性COPET共混、搅拌均匀，螺杆挤压机熔融，制得石墨烯聚酯；

步骤S3：石墨烯海岛原丝的制备：将干燥处理的可溶性COPET、石墨烯聚酯分别干燥后通过螺杆挤压机熔融挤出；将熔融挤出后的可溶性聚酯熔体和石墨烯聚酯熔体分别经各自管路、计量泵计量后，分别输送至纺丝箱体，进入同一海岛型复合喷丝组件中，经过海岛型复合喷丝组件内各自的流道及过滤系统，将可溶性聚酯熔体和石墨烯聚酯熔体经喷丝板孔汇合后从喷丝孔喷出，再经气流强制冷却，卷绕，制得以石墨烯聚酯为海组分、可溶性COPET为岛组分的石墨烯海岛原丝；

步骤S4：石墨烯海岛纤维的制备：将步骤S3制备的石墨烯海岛原丝经后整理工序制得石墨烯海岛纤维，所述后整理工序包括集束、牵伸、紧张热定型、卷曲、上油、松弛热定型；

步骤S5：微孔中空石墨烯海岛纤维的制备：将石墨烯海岛纤维导入温度为60℃～110℃的碱性溶剂中溶除可溶性部分，经干燥、切断形成具有立体网状结构的微孔中空石墨烯海岛纤维。

2.根据权利要求1所述的微孔中空石墨烯海岛纤维的制造方法，其特征在于，步骤S1中，所述石墨烯粉体为生物质石墨烯或非生物质石墨烯。

3.根据权利要求1或2所述的微孔中空石墨烯海岛纤维的制造方法，其特征在于，步骤S1中，所述的石墨烯粉体粒径尺寸为55nm～90nm。

4.根据权利要求1所述的微孔中空石墨烯海岛纤维的制造方法，其特征在于，步骤S1中，所述的表面活性剂选自醇醚硫酸盐、蔗糖酯、烷基醇酰胺中的一种。

5.根据权利要求1所述的微孔中空石墨烯海岛纤维的制造方法，其特征在于，步骤S1中，所述的分散剂为Pluronic P123、Pluronic F68、Pluronic F127中的一种。

6.根据权利要求1所述的微孔中空石墨烯海岛纤维的制造方法，其特征在于，步骤S2中，所述的石墨烯母粒与PET、COPET重量百分比分别为15％～25％：71％～83％：2％～4％。

7.根据权利要求1所述的微孔中空石墨烯海岛纤维的制造方法，其特征在于，步骤S3中，在喷丝板处汇合前，所述可溶性聚酯熔体温度控制在270℃～295℃，所述石墨烯聚酯熔体温度控制在270℃～290℃。

8.根据权利要求1所述的微孔中空石墨烯海岛纤维的制造方法，其特征在于，步骤S4中，所述牵伸包括一级牵伸、二级牵伸，牵伸总倍数2.80～3.30倍；一级牵伸为油浴牵伸，油浴温度为75℃～80℃；二级牵伸为过热蒸汽牵伸，过热蒸汽温度为110℃～140℃。

9.根据权利要求1所述的微孔中空石墨烯海岛纤维的制造方法，其特征在于，步骤S4中，所述紧张热定型进行18辊定型，前8个辊加热温度为160℃～165℃、后10个辊内通冷却水对丝束降温。

10.根据权利要求1所述的微孔中空石墨烯海岛纤维的制造方法，其特征在于，步骤S4中，所述松弛热定型工艺中控制温度为100℃～110℃，牵伸速度不超过120m/min。

11.根据权利要求1所述的微孔中空石墨烯海岛纤维的制造方法，其特征在于，步骤S5中，所述碱性溶剂为体积百分比为0.5％～1.5％的氢氧化钠或氢氧化钾。

12.由权利要求1-11任一项所述的制造方法制备的微孔中空石墨烯海岛纤维。