CN110042491A

CN110042491A - 一种碳纳米管（cnt）粘胶纤维的制造方法

Info

Publication number: CN110042491A
Application number: CN201910449401.8A
Authority: CN
Inventors: 冉国庆; 徐元斌; 胡娜
Original assignee: SHANDONG YINYING CHEMICAL FIBRE CO Ltd
Current assignee: SHANDONG YINYING CHEMICAL FIBRE CO Ltd
Priority date: 2019-05-28
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2019-07-23

Abstract

本发明公开了一种碳纳米管(CNT)粘胶纤维的制造方法,由纤维素黄酸酯溶液、碳纳米管分散液接枝共混反应经过纺丝凝固再生而成。所生产的碳纳米管(CNT)粘胶纤维是一种具有舒适、导电抗静电效果好、远红外、抗菌、防螨、防紫外线等多种功能的新型功能性纤维。

Description

一种碳纳米管(CNT)粘胶纤维的制造方法

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管粘胶纤维的制造方法,属纺织用品领域。

背景技术

目前市场上效果好的具有抗静电、远红外、抗菌、防紫外线和穿着舒适等多功能的功能性能纤维主要有石墨烯改性粘胶纤维，其它都是靠添加各种功能性材料或经过后整理实现上述功能，功能单一，耐洗涤性能及舒适性不佳。由于单层及层数少的石墨烯价格非常昂贵，目前市场销售的石墨烯改性纤维大部分是添加含有多层石墨烯和石墨粉的石墨烯材料，其石墨烯优良性能并没有得到充分体现，而且价格不菲，限制了它的使用范围。

碳纳米管材料由于其粒径比片层石墨烯和石墨粉小，具有独特的中空管状结构，导电、远红外、抗菌、防螨、防紫外线功能更佳，可纺丝和可纺织性能更好，同时成本较低销售价格比市场销售的同类纤维便宜，它的出现将给该类产品市场带来全新的变化。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种碳纳米管(CNT)粘胶纤维的制造方法及由其生产的纤维和织物。

本发明涉及的碳纳米管粘胶纤维的制造方法，由纤维素磺酸酯溶液和碳纳米管分散液接枝共混反应经过纺丝凝固再生而成，具体包含以下步骤：

(1)纤维素黄酸酯在稀碱溶液中溶解、过滤、脱泡、熟成，制得纺丝液基体；

(2)在纺丝液基体中加入碳纳米管分散液，混合均匀形成纺丝原液；

(3)纺丝原液通过喷丝头纺丝在凝固浴中再生成形、牵伸；

(4)通过切断、洗涤、脱硫、上油、烘干、打包。

本发明采用纤维素黄酸酯作为主要原料，其具体制备过程为：以甲种纤维素含量≥95％的天然纤维素浆柏与浸渍碱液充分混合，经过(220～240)g/L、40-60℃氢氧化钠碱溶液(50～70)min浸渍后压榨制成铜氨粘度为(60±5)mPa.s的碱纤维素；碱纤维素经过粉碎，老成处理，老成温度：(40～45)℃，老成时间(1～3)h；再与CS₂混合进行黄化反应，黄化温度(15～20)℃，黄化时间(50～70)min，黄化时二硫化碳对甲纤加入量(28～35)wt％，生成纤维素黄酸酯。纤维素黄酸酯在稀碱溶液中进行溶解、过滤、脱泡、熟成，制得纺丝液基体。

优选情况下，步骤(2)中碳纳米管的加入量(碳纳米管分散液中的纯碳纳米管)对应纺丝液基体中甲纤的量为0.5～20wt％；优选1～10wt％。更优选情况下，碳纳米管分散液和纺丝液基体的混合温度15～30℃，反应时间10～60分钟。

优选情况下，步骤(2)纺丝原液中甲纤含量为7～10wt％,碱含量为4-6wt％，落球粘度30～60秒，熟成度(10％氯化铵)10～16ml。

优选情况下，步骤(3)中凝固浴组成为硫酸80～130g/l、硫酸钠150～330g/l、硫酸锌10～30g/l，温度40～55℃。

优选情况下，在步骤(1)完成后，添加对应甲纤量为0.5～5wt％的变性剂，变性剂为多元酯类或醚类活性剂，多元酯类或醚类活性剂例如月桂基磺化琥珀酸单酯二钠(DLS)、单月桂基磷酸酯(MAP)、脂肪醇聚氧乙烯醚(EO＝3)硫酸铵(AESA)，通过添加变性剂可显著提高可纺丝性能。

本发明由上述制作方法生产的碳纳米管粘胶纤维，主要特征如下：

所述碳纳米管粘胶纤维，在调湿状态下干强度可达到2.0CN/dtex以上，完全可满足织物所需的加工强度。

所述碳纳米管粘胶纤维，碳纳米管量占粘胶纤维的量为0.5～20wt％，优选1～10wt％，在织物温水洗涤多次后仍然具有其原有性能。

所述碳纳米管粘胶纤维，可以根据不同工艺制成各种不同的截面形状，如：“腰子形”、“圆柱形”、“锯齿形”。

所述碳纳米管粘胶纤维，不但保持了天然纤维素纤维的舒适性(吸湿、透气)，而且碳纳米管在纤维及织物里面能有效放射波长范围在4μm～25μm的远红外线，对人体具有保暖、保健功能；

所述碳纳米管粘胶纤维，具有很好的抗菌防螨功能；

所述碳纳米管粘胶纤维，具有很好的导电及抗静电功能；

所述碳纳米管粘胶纤维，具有很好的防紫外线功能。

所述碳纳米管粘胶纤维，可作为纤维、薄膜存在，即：通过纺丝凝固再生成纤维或通过拉膜凝固再生成薄膜。

所述碳纳米管粘胶纤维，既可纯纺，又可以和棉、麻、真丝、羊毛、涤纶、锦纶、氨纶、晴纶、天丝、莫代尔及其他碳纳米管纤维等多种纤维按各种比例混纺，做成功能不同的纱线和面料。

所述碳纳米管粘胶纤维，以薄膜存在可作为高端装饰材料及包装材料。

本发明的碳纳米管粘胶纤维或是含有本发明的纤维织物，其织物可用作内衣、袜子、床上用品、特种防护服装、健康医疗用品和导电用品等使用。

本发明所述碳纳米管粘胶纤维，是在分析总结目前已有的含碳纤维产品特点的基础上发展探索出的一种新的碳纳米管粘胶纤维，它既克服了其它含碳纤维碳加入量大时可纺性能不好的缺陷，又具有更好的导电、远红外、抗菌、防螨、防紫外线等功能，当碳纳米管加入量达到6wt％以上时还具有阻燃功能，同时其制造工艺可控，方法简单，成本更低，具有更好的市场前景。

具体实施方式

下面通过具体实施例来对本发明做进一步描述，其中纺丝液基体通过以下方法制备：

将聚合度在DP530左右，甲种纤维素含量≥95％的棉、木浆粕以任意比例混合后与浸渍碱液充分混合，经过(220～240)g/L、50℃氢氧化钠碱溶液(50～70)min浸渍后压榨制成铜氨粘度为(60±5)mPa.s的碱纤维素；碱纤维素经过粉碎，老成处理，老成温度：(40～45)℃，老成时间(1～3)h；再与CS₂混合进行黄化反应，黄化温度(15～20)℃，黄化时间(50～70)min，黄化时二硫化碳对甲纤加入量(28～35)wt％，生成纤维素黄酸酯；纤维素黄酸酯在稀碱溶液(pH值8-9)中进行初溶解后；依次进行后道溶解、二道或三道过滤、脱泡、熟成，制得纺丝液基体。纺丝液基体指标：甲纤：(8.75±0.15)wt％，含碱4～6wt％，熟成度(13.5±1.5)ml(10％氯化铵)，粘度(55±10)S。

碳纳米管分散液由新材料与产业化技术北京研究院生产。

实施例1：

由甲纤为8.5wt％、含碱6.0wt％、粘度(落球粘度)45s、熟成度13.5的三道胶注入对应甲纤为1wt％的纯碳纳米管分散液，经过充分混合反应20分钟通过喷丝头纺丝进入组分为硫酸100g/l、硫酸锌15g/l、硫酸钠180g/l、温度46℃的凝固浴再生，纺丝速度45m/min，总牵伸率为115％，然后进行切断、水洗、脱硫、上油、烘干。

按照以上方法制得的碳纳米管粘胶纤维，对纤维的主要质量指标进行检测，结果如下：

纤维规格：1.67dtexX38mm,干断裂强度2.2cn/dtex,伸长率21.5％，纯纺织物小样点对点电阻5.5×10⁶，远红外发射率85％，大肠杆菌抑菌率90％，金黄色葡萄球菌抑菌率92％，白色念珠菌抑菌率85％，驱螨率82％，紫外线防护系数UPF35。

实施例2：

由甲纤为9.0wt％、含碱5.0wt％、粘度(落球粘度)50s、熟成度15的二道胶加入对应甲纤含量为2wt％的变性剂，再注入对应甲纤为1wt％的碳纳米管分散液，经过充分混合反应45分钟再过滤后通过喷丝头纺丝进入组分为硫酸120g/l、硫酸锌20g/l、硫酸钠280g/l、温度48℃的凝固浴再生，纺丝速度50m/min，总牵伸率为120％，然后进行切断、水洗、脱硫、上油、烘干。

纤维规格：1.33dtexX38mm,干断裂强度2.1cn/dtex,伸长率20.6％，纯纺织物小样点对点电阻6.5×10⁵，远红外发射率89％，大肠杆菌抑菌率98％，金黄色葡萄球菌抑菌率98％，白色念珠菌抑菌率95％，驱螨率92％，紫外线防护系数UPF80。

实施例3：

由甲纤为9.5wt％、含碱5.5wt％、粘度(落球粘度)50s、熟成度12.0的三道胶加入对应甲纤含量为3wt％的变性剂，再注入对应甲纤为3wt％的碳纳米管分散液，经过充分混合反应15分钟通过喷丝头纺丝进入组分为硫酸90g/l、硫酸锌40g/l、硫酸钠120g/l、温度51℃的凝固浴再生，纺丝速度40m/min，总牵伸率为130％，然后进行切断、水洗、脱硫、上油、烘干。

纤维规格：2.0dtexX51mm,干断裂强度2.0cn/dtex,伸长率22.7％，纯纺织物小样点对点电阻8.5×10⁴，远红外发射率90％，大肠杆菌抑菌率99％，金黄色葡萄球菌抑菌率99％，白色念珠菌抑菌率98％，驱螨率96％，紫外线防护系数UPF110。

通过上述性能测试，发明人发现通过本发明的工艺制造的粘胶纤维一大特点是：干断裂伸长率都在20％以上，干断裂强度都在2.0cn/dtex以上。本发明制得的纤维手感比较柔软，在纺织加工时可以缓冲所受到的力，毛丝、断头较少，制得的成品柔软，穿着舒适性佳。

Claims

1.一种碳纳米管(CNT)粘胶纤维的制造方法，由纤维素磺酸酯溶液、碳纳米管分散液接枝共混反应之后经纺丝凝固再生而成的方法，其包含以下步骤：

(3)纺丝原液通过喷丝头纺丝在凝固浴中再生成形、牵伸；

(4)通过切断、洗涤、脱硫、上油、烘干、打包。

2.根据权利要求1所述的制造方法，步骤(2)中碳纳米管的加入量对应纺丝液基体中甲纤的量为0.5～20wt％。

3.根据权利要求2所述的制造方法，碳纳米管分散液和纺丝液基体的混合温度15～30℃，反应时间10～60分钟。

4.根据权利要求1所述的制造方法，步骤(2)中纺丝原液中甲纤含量为7～10wt％,碱含量为4-6wt％，落球粘度30～60秒，熟成度(10％氯化铵)10～16ml。

5.根据权利要求1所述的制造方法，步骤(3)中凝固浴组成为硫酸80～130g/l、硫酸钠150～330g/l、硫酸锌10～30g/l，温度40～55℃。

6.由权利要求1-5之一所述的制造方法制造的碳纳米管(CNT)粘胶纤维。

7.由权利要求6所述的碳纳米管(CNT)粘胶纤维通过纯仿或混纺制成的织物。