CN110055610A - 一种石墨烯丙纶纤维的制备方法 - Google Patents

一种石墨烯丙纶纤维的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯丙纶纤维的制备方法，在丙烯纤维溶解制得丙烯纤维溶液时加入石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液，制得分散均匀的聚丙烯纺丝原液，而后将制得的纺丝原液进行湿法纺丝制得抗静电和高保温性的丙纶；其中，丙烯纤维溶液与石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液的混合温度为160℃‑180℃。有益效果在于：通过在丙纶纤维的制备过程中加入石墨烯和陶瓷粉末，使制备的丙纶限位具有导电性能，防止丙纶纤维加工和使用过程中产生静电，提高丙纶纤维的抗静电性能，并且通过在丙纶纤维内设置陶瓷粉末，可将丙纶纤维只作为远红外织物，提高丙纶纤维的保温性能。

Description

一种石墨烯丙纶纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及石墨烯纺织材料技术领域，具体涉及一种石墨烯丙纶纤维的制备方法。
背景技术
丙纶，即聚丙烯纤维，因其生产工艺简单、产品价廉、强度高、相对密度轻等优点，现已成为合成纤维的第四大品种。丙纶导热系数小、保暖性好，因此可用于制作织物，同时丙纶具有优良的电绝缘性，因此在作为织物材料时，容易产生静电，导致织物的使用舒适度降低。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种石墨烯丙纶纤维的制备方法，本发明提供的诸多技术方案中优选的技术方案具有：能够通过在丙纶材料中增加石墨烯材料，可提高丙纶的导电性能，消除丙纶织物在穿着时产生的静电的技术效果，详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种石墨烯丙纶纤维的制备方法，在丙烯纤维溶解制得丙烯纤维溶液时加入石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液，制得分散均匀的聚丙烯纺丝原液，而后将制得的纺丝原液进行湿法纺丝制得抗静电和高保温性的丙纶；
其中，丙烯纤维溶液与石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液的混合温度为160℃-180℃；
石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液的制备方法：制备石墨烯与陶瓷粉末的粉体；制作水性钛酸酯溶液，并将石墨烯与陶瓷粉末的粉体加入水性钛酸酯溶液中超声分散，得到石墨烯混合陶瓷粉末的分散液；将石墨烯混合陶瓷粉末的分散液蒸馏，得到石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液。
作为优选，所述超声分散的内磁场强度为0.5-5T，且超声分散时外加强度为2-5T的外部磁场。
作为优选，所述聚丙烯纺丝原液的具体步骤为：将石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液混合聚丙烯原料，在聚丙烯原料完全溶解后，将溶液在0.5-0.6MPa压力下过滤，将过滤后的滤液搅拌1-2h，而后进行30-40min的超声处理，制得聚丙烯纺丝原液。
作为优选，所述聚丙烯纺丝原液的各原料质量份数为：
石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液：10-30；
聚丙烯：350-400。
作为优选，所述石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液中石墨烯和陶瓷粉末的质量比为2：1-4：1。
作为优选，所述石墨烯混合陶瓷粉末分散液中，石墨烯混合陶瓷粉末材料所占的质量比例为2％-5％，所述石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液中，石墨烯混合陶瓷粉末所占的质量比例为40％-50％。
作为优选，所述石墨烯混合陶瓷粉末原料中，石墨烯的长宽分别小于10μm，厚度为2-5nm，陶瓷粉末粒径为1-10μm。
作为优选，所述陶瓷粉末由氧化锆、二氧化钛和氮化铝；其中，氧化锆、二氧化钛和氮化铝的质量分数比为10：1-2：1-2。
作为优选，所述石墨烯混合陶瓷粉末分散液制备过程中加入由分散剂；
其中分散剂为六偏磷酸钠。
综上，本发明的有益效果在于：通过在丙纶纤维的制备过程中加入石墨烯和陶瓷粉末，使制备的丙纶限位具有导电性能，防止丙纶纤维加工和使用过程中产生静电，提高丙纶纤维的抗静电性能，并且通过在丙纶纤维内设置陶瓷粉末，可将丙纶纤维只作为远红外织物，提高丙纶纤维的保温性能。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
一种石墨烯丙纶纤维的制备方法，在丙烯纤维溶解制得丙烯纤维溶液时加入石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液，制得分散均匀的聚丙烯纺丝原液，而后将制得的纺丝原液进行湿法纺丝制得抗静电和高保温性的丙纶；其中，丙烯纤维溶液与石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液的混合温度为160℃-180℃，在混合前，需要先将石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液加热至150℃，而后进行机械搅拌30min混合；石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液的制备方法：制备石墨烯与陶瓷粉末的粉体，所述石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液中石墨烯和陶瓷粉末的质量比为2：1，且所述石墨烯混合陶瓷粉末原料中，石墨烯的长宽分别小于10μm，厚度为2-5nm，陶瓷粉末粒径为1-10μm；制作水性钛酸酯溶液，并将石墨烯与陶瓷粉末的粉体加入水性钛酸酯溶液中超声分散，超声分散过程中加入六偏磷酸钠作为分散剂，以提高石墨烯和陶瓷粉末在溶液中的分散均匀度，所述超声分散的内磁场强度为0.5-5T，且超声分散时外加强度为2-5T的外部磁场，得到石墨烯混合陶瓷粉末的分散液；将石墨烯混合陶瓷粉末的分散液蒸馏，得到石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液。
所述聚丙烯纺丝原液的具体步骤为：将石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液混合聚丙烯原料，在聚丙烯原料完全溶解后，将溶液在0.5-0.6MPa压力下过滤，将过滤后的滤液搅拌1-2h，而后进行30-40min的超声处理，制得聚丙烯纺丝原液；
所述聚丙烯纺丝原液的各原料质量份数为：
石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液：10；
聚丙烯：350；
所述石墨烯混合陶瓷粉末分散液中，石墨烯混合陶瓷粉末材料所占的质量比例为2％-5％，所述石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液中，石墨烯混合陶瓷粉末所占的质量比例为40％-50％；
所述陶瓷粉末由氧化锆、二氧化钛和氮化铝；
其中，氧化锆、二氧化钛和氮化铝的质量分数比为10：1-2：1-2。
此实施例中制得的丙纶纤维，抗静电性能和保暖性能较传统的丙纶均有一定程度的提高。
实施例2
一种石墨烯丙纶纤维的制备方法，在丙烯纤维溶解制得丙烯纤维溶液时加入石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液，制得分散均匀的聚丙烯纺丝原液，而后将制得的纺丝原液进行湿法纺丝制得抗静电和高保温性的丙纶；其中，丙烯纤维溶液与石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液的混合温度为160℃-180℃，在混合前，需要先将石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液加热至150℃，而后进行机械搅拌30min混合；石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液的制备方法：制备石墨烯与陶瓷粉末的粉体，所述石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液中石墨烯和陶瓷粉末的质量比为3：1，且所述石墨烯混合陶瓷粉末原料中，石墨烯的长宽分别小于10μm，厚度为2-5nm，陶瓷粉末粒径为1-10μm；制作水性钛酸酯溶液，并将石墨烯与陶瓷粉末的粉体加入水性钛酸酯溶液中超声分散，超声分散过程中加入六偏磷酸钠作为分散剂，以提高石墨烯和陶瓷粉末在溶液中的分散均匀度，所述超声分散的内磁场强度为0.5-5T，且超声分散时外加强度为2-5T的外部磁场，得到石墨烯混合陶瓷粉末的分散液；将石墨烯混合陶瓷粉末的分散液蒸馏，得到石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液。
所述聚丙烯纺丝原液的具体步骤为：将石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液混合聚丙烯原料，在聚丙烯原料完全溶解后，将溶液在0.5-0.6MPa压力下过滤，将过滤后的滤液搅拌1-2h，而后进行30-40min的超声处理，制得聚丙烯纺丝原液；
所述聚丙烯纺丝原液的各原料质量份数为：
石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液：20；
聚丙烯：400；
所述石墨烯混合陶瓷粉末分散液中，石墨烯混合陶瓷粉末材料所占的质量比例为2％-5％，所述石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液中，石墨烯混合陶瓷粉末所占的质量比例为40％-50％；
所述陶瓷粉末由氧化锆、二氧化钛和氮化铝；
其中，氧化锆、二氧化钛和氮化铝的质量分数比为10：1-2：1-2。
此实施例中制得的丙纶纤维，较实施例1中制得的丙纶纤维抗静电性能更好，且保温性能更好；
实施例3
一种石墨烯丙纶纤维的制备方法，在丙烯纤维溶解制得丙烯纤维溶液时加入石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液，制得分散均匀的聚丙烯纺丝原液，而后将制得的纺丝原液进行湿法纺丝制得抗静电和高保温性的丙纶；其中，丙烯纤维溶液与石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液的混合温度为160℃-180℃，在混合前，需要先将石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液加热至150℃，而后进行机械搅拌30min混合；石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液的制备方法：制备石墨烯与陶瓷粉末的粉体，所述石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液中石墨烯和陶瓷粉末的质量比为4：1，且所述石墨烯混合陶瓷粉末原料中，石墨烯的长宽分别小于10μm，厚度为2-5nm，陶瓷粉末粒径为1-10μm；制作水性钛酸酯溶液，并将石墨烯与陶瓷粉末的粉体加入水性钛酸酯溶液中超声分散，超声分散过程中加入六偏磷酸钠作为分散剂，以提高石墨烯和陶瓷粉末在溶液中的分散均匀度，所述超声分散的内磁场强度为0.5-5T，且超声分散时外加强度为2-5T的外部磁场，得到石墨烯混合陶瓷粉末的分散液；将石墨烯混合陶瓷粉末的分散液蒸馏，得到石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液。
所述聚丙烯纺丝原液的具体步骤为：将石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液混合聚丙烯原料，在聚丙烯原料完全溶解后，将溶液在0.5-0.6MPa压力下过滤，将过滤后的滤液搅拌1-2h，而后进行30-40min的超声处理，制得聚丙烯纺丝原液；
所述聚丙烯纺丝原液的各原料质量份数为：
石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液：30；
聚丙烯：400；
所述石墨烯混合陶瓷粉末分散液中，石墨烯混合陶瓷粉末材料所占的质量比例为2％-5％，所述石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液中，石墨烯混合陶瓷粉末所占的质量比例为40％-50％；
所述陶瓷粉末由氧化锆、二氧化钛和氮化铝；
其中，氧化锆、二氧化钛和氮化铝的质量分数比为10：1-2：1-2。
此实施例中制得的丙纶纤维，较实施例1和实施例2中的丙纶纤维，抗静电性能更佳，保温性能略低于实施例2中制得的丙纶纤维，且纤维的抗拉强度较实施例1和实施例2中制得的丙纶纤维较差。
通过在丙纶纤维的制备过程中加入石墨烯和陶瓷粉末，使制备的丙纶限位具有导电性能，防止丙纶纤维加工和使用过程中产生静电，提高丙纶纤维的抗静电性能，并且通过在丙纶纤维内设置陶瓷粉末，可将丙纶纤维只作为远红外织物，提高丙纶纤维的保温性能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种石墨烯丙纶纤维的制备方法，其特征在于，在丙烯纤维溶解制得丙烯纤维溶液时加入石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液，制得分散均匀的聚丙烯纺丝原液，而后将制得的纺丝原液进行湿法纺丝制得抗静电和高保温性的丙纶；
其中，丙烯纤维溶液与石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液的混合温度为160℃-180℃；
石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液的制备方法：制备石墨烯与陶瓷粉末的粉体；制作水性钛酸酯溶液，并将石墨烯与陶瓷粉末的粉体加入水性钛酸酯溶液中超声分散，得到石墨烯混合陶瓷粉末的分散液；将石墨烯混合陶瓷粉末的分散液蒸馏，得到石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液。
2.根据权利要求1所述一种石墨烯丙纶纤维的制备方法，其特征在于：所述超声分散的内磁场强度为0.5-5T，且超声分散时外加强度为2-5T的外部磁场。
3.根据权利要求1所述一种石墨烯丙纶纤维的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯纺丝原液的具体步骤为：将石墨烯混合陶瓷粉末的浓缩液混合聚丙烯原料，在聚丙烯原料完全溶解后，将溶液在0.5-0.6MPa压力下过滤，将过滤后的滤液搅拌1-2h，而后进行30-40min的超声处理，制得聚丙烯纺丝原液。
4.根据权利要求1所述一种石墨烯丙纶纤维的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯纺丝原液的各原料质量份数为：
石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液：10-30；
聚丙烯：350-400。
5.根据权利要求1所述一种石墨烯丙纶纤维的制备方法，其特征在于：所述石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液中石墨烯和陶瓷粉末的质量比为2：1-4：1。
6.根据权利要求1所述一种石墨烯丙纶纤维的制备方法，其特征在于：所述石墨烯混合陶瓷粉末分散液中，石墨烯混合陶瓷粉末材料所占的质量比例为2％-5％，所述石墨烯混合陶瓷粉末浓缩液中，石墨烯混合陶瓷粉末所占的质量比例为40％-50％。
7.根据权利要求1所述一种石墨烯丙纶纤维的制备方法，其特征在于：所述石墨烯混合陶瓷粉末原料中，石墨烯的长宽分别小于10μm，厚度为2-5nm，陶瓷粉末粒径为1-10μm。
8.根据权利要求7所述一种石墨烯丙纶纤维的制备方法，其特征在于：所述陶瓷粉末由氧化锆、二氧化钛和氮化铝；
其中，氧化锆、二氧化钛和氮化铝的质量分数比为10：1-2：1-2。
9.根据权利要求1所述一种石墨烯丙纶纤维的制备方法，其特征在于：所述石墨烯混合陶瓷粉末分散液制备过程中加入由分散剂；
其中分散剂为六偏磷酸钠。
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