CN110904532A - 一种石墨烯多功能氨纶纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于功能纤维材料领域，公开了一种石墨烯多功能氨纶纤维及其制备方法。所述石墨烯多功能氨纶纤维由氨纶切片与石墨烯多功能氨纶母粒通过熔融混纺制备得到；所述石墨烯多功能氨纶母粒包括如下重量份的组分：氨纶切片60～92份，羧基化石墨烯3～35份，羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子5～37份。本发明采用羧基化石墨烯和羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子，可以改善石墨烯和功能性纳米粒子在氨纶纤维中的分散接枝稳定性，从而保证相应的健康功能效果如负离子、远红外、抗菌防螨、磁性、除甲醛、除异味、抗辐射防紫外线等功能的稳定发挥，且可显著提升氨纶纤维的抗氧化黄变性。

Description

一种石墨烯多功能氨纶纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于功能纤维材料领域，具体涉及一种石墨烯多功能氨纶纤维及其制备方法。

背景技术

氨纶是我们生活中常用的纤维品种，最突出的特点就是良好的弹性，且具有纤度低、弹性模量大(断裂伸长可达400％-800％)、比重小等优势。氨纶能与羊毛、棉、涤纶、腈纶、粘胶等纺织纤维混纺，制成的织物手感柔软、富有弹性、穿着舒适，被广泛使用在健身服、游泳衣、牛仔裤、紧身裤、内衣、连体衣、贴身内衣中。由于氨纶分子链上含有大量的氨基等反应性基团，在高温定形或储存过程中容易发生降解、氧化、黄变，影响成品，特别是荧光增白面料及浅色面料的品质。因此，需要对氨纶纤维进行改性。氨纶的改性主要分为两类：①对氨纶自身进行改性：扩链剂、多元醇、异氰酸酯等；②对氨纶进行复合材料改性：添加功能助剂等，改善纤维表面的惰性。

专利200710015259.3公开了一种耐高温高弹性氨纶纤维及其制备方法。通过改变聚合原料配比、扩链剂和终止剂的的类型和组成，扩链反应形式、添加剂的类型和配比等来提高氨纶纤维的耐高温。专利201910674756.7公开了一种具有持久耐老化性能氨纶的制备方法。采用化学改性方法，从本质上改变软硬段成分种类，掺入部分改性的功能性基团，分别在在聚氨酯链软段中引入端羟基氢化聚丁二烯，在硬段中引入降冰片烷二异氰酸酯，所得氨纶纤维具有优异的光稳定性、耐热性、耐黄变性、耐候性等。

上述方法虽然可以改善氨纶纤维的稳定性、耐热性、耐黄变性等，但需要从源头上对氨纶纤维的分子链进行设计，成本较高，时效性不佳。

另外，随着生活水平的提高，人们对纤维材料的要求也越来越高，除了需要具有原有的功能之外，还进一步开发了一系列具备健康保健功效的功能纤维。

专利201710101365.7公开了一种石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法，将干燥后的氨纶切片与石墨烯进行高速预混，加入偶联剂，然后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。所得复合纤维的断裂强度和断裂伸长率得到了显著的提高。专利201710842735.2公开了一种生物质石墨烯-氨纶复合纤维的制备方法，通过石墨烯和氨纶丝原液的混合，然后采用溶液纺丝的方法，制备得到生物质石墨烯-氨纶复合纤维。所得复合纤维具有极好的伸缩性能、导电性、抗菌抑菌、抗紫外线和远红外保暖性。专利201210078915.5公开了一种抗菌氨纶纤维及其制备方法，通过加入纳米银赋予氨纶纤维抗菌效果。

以上现有技术表明，其制备的健康保健功效的功能纤维均是在现有氨纶纤维的基础上，通过物理共混技术混合各种功能粒子，以达到相应的健康保健功效。但简单的物理共混均存在着相容性差及相应功效持久性差的缺陷。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种石墨烯多功能氨纶纤维。

本发明的另一目的在于提供上述石墨烯多功能氨纶纤维的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种石墨烯多功能氨纶纤维，由氨纶切片与石墨烯多功能氨纶母粒通过熔融混纺制备得到；所述石墨烯多功能氨纶母粒包括如下重量份的组分：氨纶切片60～92份，羧基化石墨烯3～35份，羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子5～37份。

进一步地，所述氨纶切片与石墨烯多功能氨纶母粒的质量份比例为氨纶切片60～90份，石墨烯多功能氨纶母粒10～40份。

进一步地，所述功能性纳米粒子包括纳米负离子粉、纳米远红外粉、纳米抗菌防螨粉、纳米磁性粉、无机纳米除甲醛粉、无机纳米除异味粉、无机纳米抗辐射防紫外线粉中的至少一种。但不局限于上述功能性纳米粒子。

进一步地，所述纳米负离子粉包括电气石负离子粉、天然蛋白石矿粉、二氧化钛纳米粒子中的至少一种；所述纳米远红外粉包括蛭石原矿石粉、麦饭石原矿石粉、远红外陶瓷粉、氧化锆纳米粉体、太极石粉体、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锰、纳米氧化钙中的至少一种；所述纳米抗菌防螨粉包括氧化镧纳米粉体、氧化锌纳米粉体、二氧化钛纳米粉体、沸石纳米粉体、二氧化硅纳米粉体、氧化铝纳米粉体、氧化铜纳米粉体、氧化镁纳米粉体、碘化银纳米粉体中的至少一种；所述纳米磁性粉包括灵磁石纳米粉体；所述无机纳米除甲醛粉包括纳米矿晶、纳米二氧化钛中的至少一种；所述无机纳米除异味粉包括纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米硅藻土中的至少一种；所述无机纳米抗辐射防紫外线粉包括纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米二氧化硅中的至少一种。

进一步地，所述羧基化石墨烯和羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子的粒径范围为50～600nm。

进一步地，所述羧基硅烷偶联剂是指3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷。

进一步地，所述石墨烯多功能氨纶母粒中还包括阻燃剂、稳定剂、抗氧剂等常用功能组分。

一种石墨烯多功能氨纶纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)羧基化石墨烯的制备：

将石墨烯加入到高能球磨机中，以氢氧化钠为研磨助剂进行高能球磨表面处理，产物水洗至中性后与氯乙酸在水溶液中反应，洗涤、干燥，得到羧基化石墨烯；

(2)羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子的制备：

将功能性纳米粒子分散到异丙醇溶剂中，然后滴加羧基硅烷偶联剂进行表面改性，得到羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子；

(3)将羧基化石墨烯及羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子与氨纶切片通过挤出机混合挤出，得到石墨烯及功能改性氨纶母粒；

(4)石墨烯多功能氨纶纤维的制备：

将所得石墨烯及功能改性氨纶母粒与氨纶切片按比例充分混合后进行熔融共混纺丝，得到石墨烯多功能氨纶纤维。

进一步地，步骤(1)中所述氢氧化钠的加入量为石墨烯质量的0.05％～5％。

进一步地，步骤(1)中所述高能球磨表面处理的时间为0.5～12h。

进一步地，步骤(2)中所述羧基硅烷偶联剂的加入量为功能性纳米粒子质量的0.05％～3％。

本发明的原理为：

本发明采用羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子，可以改善无机功能性纳米粒子在有机氨纶纤维中的物理分散效果，使得纳米粒子更均匀地分散在基体中，并有效防止纳米粒子在后续操作中发生团聚，更好地发挥纳米粒子的功能作用。另外羧基化石墨烯和硅烷偶联剂中的羧基可以与氨纶纤维中的氨基发生化学接枝反应，一方面化学接枝反应相比简单物理共混，其作用力更强，石墨烯及功能性纳米粒子的分散效果及稳定性更好；另一方面，化学接枝产生了交联效果，将功能性纳米粒子锚定在交联网络内，降低了功能性纳米粒子对氨纶纤维力学性能产生的不利影响，且石墨烯的补强效果得到了良好的发挥；再一方面，化学接枝反应消耗掉了氨纶纤维分子链中部分氨基，抑制了氨纶纤维易酸水解及氧化黄变的问题，显著提升其品质。值得注意的是，本发明更优选使用3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷作为偶联剂，这是因为氨纶纤维需要足够的极性基团(硬段上的聚氨酯基团)保持其良好的酸性染色性，氨基过分的消耗会影响其染色、固色效果，而3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷作为偶联剂与氨纶纤维主链中的氨基反应后，本身又提供了氨基极性基团，同时又有利于纤维分子链硬段极性基团的暴露，弥补了氨基消耗对氨纶酸性染色效果的降低。而且硅烷偶联剂上的氨基氧化不会产生黄变和水解，起到牺牲剂的作用，提高氨纶纤维主链的抗氧化黄变效果，因此可以达到完美的综合性能。

相对于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果：

(1)本发明采用羧基化石墨烯和羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子，第一可以改善无机功能性纳米粒子在有机氨纶纤维中的物理分散；第二，石墨烯和硅烷偶联剂上的羧基可以与氨纶纤维中的氨基反应，产生化学接枝效果，进一步提高石墨烯及功能性纳米粒子的分散稳定性；第三，羧基化石墨烯和羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子与氨纶纤维的化学接枝反应可抑制氨纶纤维易氧化黄变的问题，显著提升其抗黄变性及耐氧化性。

(2)本发明的石墨烯多功能氨纶纤维制备方法简单，只需将氨纶切片与石墨烯及功能改性氨纶母粒通过熔融混纺即可，易于工业化稳定生产。

(3)本发明的石墨烯多功能氨纶纤维能够实现负离子、远红外、抗菌防螨、磁性、除甲醛、除异味、抗辐射防紫外线等健康、保健功能，帮助传统纺织制品企业转型升级，全面提升服装家居家纺床垫户外等行业产品品质，解决汽车材料、酒店装饰，公共娱乐场所装饰材料甲醛异味、细菌螨虫滋生等痛点。

(4)本发明采用氢氧化钠辅助高能球磨及与氯乙酸反应即可得到羧基化石墨烯，方法简单易于工业化。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例的一种石墨烯远红外氨纶纤维，包括氨纶纤维切片80重量份和石墨烯远红外氨纶母粒20重量份，所述石墨烯远红外氨纶母粒的原料按照重量份数配制包括：氨纶纤维切片65份，羧基化石墨烯4份，3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性远红外陶瓷粉30份，热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯1份。

上述石墨烯远红外氨纶纤维的制备方法，具体步骤如下：

(1)羧基化石墨烯的制备：

将石墨烯加入到高能球磨机中，以0.1wt.％氢氧化钠为研磨助剂进行高能球磨表面处理10h，产物水洗至中性后与氯乙酸在水溶液中反应，洗涤、干燥，得到羧基化石墨烯。

(2)羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子的制备：

将远红外陶瓷粉分散到异丙醇溶剂中，然后滴加0.1wt.％羧基硅烷偶联剂3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷进行表面改性，得到3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性远红外陶瓷粉。

(3)将4重量份羧基化石墨烯、30重量份3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性远红外陶瓷粉与65重量份氨纶纤维切片和1重量份热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯充分搅拌分散均匀，再将混合物用双螺杆挤出机挤出得到石墨烯远红外氨纶母粒。

(4)将20重量份所得石墨烯远红外氨纶母粒与80重量份氨纶纤维切片混合后进行熔融纺丝，熔体采用纺丝机挤出，经由不同孔径的喷丝板出丝，得到石墨烯远红外氨纶纤维。

实施例2

本实施例的一种石墨烯负离子氨纶纤维，包括氨纶纤维切片70重量份和石墨烯负离子氨纶母粒30重量份，所述石墨烯负离子氨纶母粒的原料按照重量份数配制包括：氨纶纤维切片75份，羧基化石墨烯3份，3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性电气石负离子粉21份，热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯1份。

上述石墨烯负离子氨纶纤维的制备方法，具体步骤如下：

(1)羧基化石墨烯的制备：

将石墨烯加入到高能球磨机中，以0.5wt.％氢氧化钠为研磨助剂进行高能球磨表面处理8h，产物水洗至中性后与氯乙酸在水溶液中反应，洗涤、干燥，得到羧基化石墨烯。

(2)羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子的制备：

将电气石负离子粉分散到异丙醇溶剂中，然后滴加0.5wt.％羧基硅烷偶联剂3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷进行表面改性，得到3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性电气石负离子粉。

(3)将3重量份羧基化石墨烯、21重量份3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性电气石负离子粉与75重量份氨纶纤维切片和1重量份热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯充分搅拌分散均匀，再将混合物用双螺杆挤出机挤出得到石墨烯负离子氨纶母粒。

(4)将30重量份所得石墨烯负离子氨纶母粒与70重量份氨纶纤维切片混合后进行熔融纺丝，熔体采用纺丝机挤出，经由不同孔径的喷丝板出丝，得到石墨烯负离子氨纶纤维。

实施例3

本实施例的一种石墨烯抗菌氨纶纤维，包括氨纶纤维切片60重量份和石墨烯抗菌氨纶母粒40重量份，所述石墨烯抗菌氨纶母粒的原料按照重量份数配制包括：氨纶纤维切片90份，羧基化石墨烯3份，3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性纳米氧化锌和纳米二氧化钛粉6份，热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯1份。

上述石墨烯抗菌氨纶纤维的制备方法，具体步骤如下：

(1)羧基化石墨烯的制备：

将石墨烯加入到高能球磨机中，以1wt.％氢氧化钠为研磨助剂进行高能球磨表面处理8h，产物水洗至中性后与氯乙酸在水溶液中反应，洗涤、干燥，得到羧基化石墨烯。

(2)羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子的制备：

将纳米氧化锌和纳米二氧化钛粉分散到异丙醇溶剂中，然后滴加1wt.％羧基硅烷偶联剂3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷进行表面改性，得到3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性纳米氧化锌和纳米二氧化钛粉。

(3)将3重量份羧基化石墨烯、6重量份3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性纳米氧化锌和纳米二氧化钛粉与90重量份氨纶纤维切片和1重量份热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯充分搅拌分散均匀，再将混合物用双螺杆挤出机挤出得到石墨烯抗菌氨纶母粒。

(4)将40重量份所得石墨烯抗菌氨纶母粒与60重量份氨纶纤维切片混合后进行熔融纺丝，熔体采用纺丝机挤出，经由不同孔径的喷丝板出丝，得到石墨烯抗菌氨纶纤维。

实施例4

本实施例的一种石墨烯除甲醛氨纶纤维，包括氨纶纤维切片90重量份和石墨烯除甲醛氨纶母粒10重量份，所述石墨烯除甲醛氨纶母粒的原料按照重量份数配制包括：氨纶纤维切片70份，羧基化石墨烯14份，3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性纳米矿晶除甲醛粉15份，热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯1份。

上述石墨烯除甲醛氨纶纤维的制备方法，具体步骤如下：

(1)羧基化石墨烯的制备：

将石墨烯加入到高能球磨机中，以2wt.％氢氧化钠为研磨助剂进行高能球磨表面处理5h，产物水洗至中性后与氯乙酸在水溶液中反应，洗涤、干燥，得到羧基化石墨烯。

(2)羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子的制备：

将纳米矿晶除甲醛粉分散到异丙醇溶剂中，然后滴加1wt.％羧基硅烷偶联剂3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷进行表面改性，得到3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性纳米矿晶除甲醛粉。

(3)将14重量份羧基化石墨烯、15重量份3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性纳米矿晶除甲醛粉与70重量份氨纶纤维切片和1重量份热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯充分搅拌分散均匀，再将混合物用双螺杆挤出机挤出得到石墨烯除甲醛氨纶母粒。

(4)将10重量份所得石墨烯除甲醛氨纶母粒与90重量份氨纶纤维切片混合后进行熔融纺丝，熔体采用纺丝机挤出，经由不同孔径的喷丝板出丝，得到石墨烯除甲醛氨纶纤维。

实施例5

本实施例的一种石墨烯抗菌负离子氨纶纤维，包括氨纶纤维切片70重量份和石墨烯抗菌负离子氨纶母粒30重量份，所述石墨烯抗菌负离子氨纶母粒的原料按照重量份数配制包括：氨纶纤维切片75份，羧基化石墨烯6份，3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性电气石负离子粉9份，3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性纳米氧化锌和纳米氧化铜粉9份，热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯1份。

上述石墨烯抗菌负离子氨纶纤维的制备方法，具体步骤如下：

(1)羧基化石墨烯的制备：

将石墨烯加入到高能球磨机中，以3wt.％氢氧化钠为研磨助剂进行高能球磨表面处理4h，产物水洗至中性后与氯乙酸在水溶液中反应，洗涤、干燥，得到羧基化石墨烯。

(2)羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子的制备：

分别将电气石负离子粉、纳米氧化锌和纳米氧化铜粉分散到异丙醇溶剂中，然后滴加1wt.％羧基硅烷偶联剂3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷进行表面改性，得到3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性电气石负离子粉和3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性纳米氧化锌和纳米氧化铜粉。

(3)将6重量份羧基化石墨烯、9重量份3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性电气石负离子粉和9重量份3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性纳米氧化锌和纳米氧化铜粉与75重量份氨纶纤维切片和1重量份热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯充分搅拌分散均匀，再将混合物用双螺杆挤出机挤出得到石墨烯抗菌负离子氨纶母粒。

(4)将30重量份所得石墨烯抗菌负离子氨纶母粒与70重量份氨纶纤维切片混合后进行熔融纺丝，熔体采用纺丝机挤出，经由不同孔径的喷丝板出丝，得到石墨烯抗菌负离子氨纶纤维。

实施例6

本实施例的一种石墨烯抗菌负离子远红外氨纶纤维，包括氨纶纤维切片70重量份和石墨烯抗菌负离子远红外氨纶母粒30重量份，所述石墨烯抗菌负离子远红外氨纶母粒的原料按照重量份数配制包括：氨纶纤维切片70份，羧基化石墨烯17份，3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性纳米氧化锌、电气石负离子粉、远红外陶瓷混合粉12份，热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯1份。

上述石墨烯抗菌负离子远红外氨纶纤维的制备方法，具体步骤如下：

(1)羧基化石墨烯的制备：

将石墨烯加入到高能球磨机中，以4wt.％氢氧化钠为研磨助剂进行高能球磨表面处理2h，产物水洗至中性后与氯乙酸在水溶液中反应，洗涤、干燥，得到羧基化石墨烯。

(2)羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子的制备：

将4份纳米氧化锌粉、4份电气石负离子粉、4份远红外陶瓷混合分散到异丙醇溶剂中，然后滴加2wt.％羧基硅烷偶联剂3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷进行表面改性，得到3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性纳米氧化锌、电气石负离子粉、远红外陶瓷混合粉。

(3)将17重量份羧基化石墨烯、12重量份3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性纳米氧化锌、电气石负离子粉、远红外陶瓷混合粉与70重量份氨纶纤维切片和1重量份热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯充分搅拌分散均匀，再将混合物用双螺杆挤出机挤出得到石墨烯抗菌负离子远红外氨纶母粒。

(4)将30重量份所得石墨烯抗菌负离子远红外氨纶母粒与70重量份氨纶纤维切片混合后进行熔融纺丝，熔体采用纺丝机挤出，经由不同孔径的喷丝板出丝，得到石墨烯抗菌负离子远红外氨纶纤维。

实施例7

本实施例的一种石墨烯抗菌除甲醛负离子远红外氨纶纤维，包括氨纶纤维切片60重量份和石墨烯抗菌除甲醛负离子远红外氨纶母粒40重量份，所述石墨烯抗菌负离子远红外氨纶母粒的原料按照重量份数配制包括：氨纶纤维切片70份，羧基化石墨烯13份，3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性纳米氧化锌、纳米矿晶除甲醛粉、电气石负离子粉、远红外陶瓷混合粉16份，热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯1份。

上述石墨烯抗菌除甲醛负离子远红外氨纶纤维的制备方法，具体步骤如下：

(1)羧基化石墨烯的制备：

将石墨烯加入到高能球磨机中，以5wt.％氢氧化钠为研磨助剂进行高能球磨表面处理0.5h，产物水洗至中性后与氯乙酸在水溶液中反应，洗涤、干燥，得到羧基化石墨烯。

(2)羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子的制备：

将4份纳米氧化锌粉、4份纳米矿晶除甲醛粉、4份电气石负离子粉、4份远红外陶瓷混合分散到异丙醇溶剂中，然后滴加3wt.％羧基硅烷偶联剂3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷进行表面改性，得到3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性纳米氧化锌、纳米矿晶除甲醛粉、电气石负离子粉、远红外陶瓷混合粉。

(3)将13重量份羧基化石墨烯、16重量份3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷表面改性纳米氧化锌、纳米矿晶除甲醛粉、电气石负离子粉、远红外陶瓷混合粉与70重量份氨纶纤维切片和1重量份热稳定剂季戊四醇硬酯酸酯充分搅拌分散均匀，再将混合物用双螺杆挤出机挤出得到石墨烯抗菌除甲醛负离子远红外氨纶母粒。

(4)将40重量份所得石墨烯抗菌除甲醛负离子远红外氨纶母粒与60重量份氨纶纤维切片混合后进行熔融纺丝，熔体采用纺丝机挤出，经由不同孔径的喷丝板出丝，得到石墨烯抗菌除甲醛负离子远红外氨纶纤维。

对比例1

与实施例1相比，采用未改性的石墨烯和未表面改性的远红外陶瓷粉，其余完全相同。

对以上实施例所得石墨烯多功能氨纶纤维进行黄变测试：

将所得石墨烯多功能氨纶纤维编织成布，剪取规定大小的长方形布料置于专用试验箱内，用遮光片遮住头尾部分，在50℃温度下，采用300W紫外灯管对暴露的布料进行规定时间照射(照射距离250mm)，并观测试样光照部位颜色的变化情况，按GB 250灰色样卡评定样品的变色程度，从而判定纺织品耐光黄变的能力。测试结果显示，本发明所得石墨烯多功能氨纶纤维(实施例1)相比采用未改性的石墨烯和未表面改性的远红外陶瓷粉所得功能性氨纶纤维(对比例1)，在同样的黄变程度下，光照时间增加了127％。以上结果说明本发明采用羧基化石墨烯和羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子，可以显著提高氨纶纤维的抗氧化黄变性能。

以上对发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；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做出若干简单推演、变形或替换，这并不影响发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种石墨烯多功能氨纶纤维，其特征在于：所述石墨烯多功能氨纶纤维由氨纶切片与石墨烯多功能氨纶母粒通过熔融混纺制备得到；所述石墨烯多功能氨纶母粒包括如下重量份的组分：氨纶切片60～92份，羧基化石墨烯3～35份，羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子5～37份。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯多功能氨纶纤维，其特征在于：所述氨纶切片与石墨烯多功能氨纶母粒的质量份比例为氨纶切片60～90份，石墨烯多功能氨纶母粒10～40份。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯多功能氨纶纤维，其特征在于：所述功能性纳米粒子包括纳米负离子粉、纳米远红外粉、纳米抗菌防螨粉、纳米磁性粉、无机纳米除甲醛粉、无机纳米除异味粉、无机纳米抗辐射防紫外线粉中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的一种石墨烯多功能氨纶纤维，其特征在于：所述纳米负离子粉包括电气石负离子粉、天然蛋白石矿粉、二氧化钛纳米粒子中的至少一种；所述纳米远红外粉包括蛭石原矿石粉、麦饭石原矿石粉、远红外陶瓷粉、氧化锆纳米粉体、太极石粉体、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锰、纳米氧化钙中的至少一种；所述纳米抗菌防螨粉包括氧化镧纳米粉体、氧化锌纳米粉体、二氧化钛纳米粉体、沸石纳米粉体、二氧化硅纳米粉体、氧化铝纳米粉体、氧化铜纳米粉体、氧化镁纳米粉体、碘化银纳米粉体中的至少一种；所述纳米磁性粉包括灵磁石纳米粉体；所述无机纳米除甲醛粉包括纳米矿晶、纳米二氧化钛中的至少一种；所述无机纳米除异味粉包括纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米硅藻土中的至少一种；所述无机纳米抗辐射防紫外线粉包括纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米二氧化硅中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯多功能氨纶纤维，其特征在于：所述羧基化石墨烯和羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子的粒径范围为50～600nm。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯多功能氨纶纤维，其特征在于：所述羧基硅烷偶联剂是指3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷。

7.根据权利要求1所述的一种石墨烯多功能氨纶纤维，其特征在于：所述石墨烯多功能氨纶母粒中还包括阻燃剂、稳定剂或抗氧剂功能组分。

8.权利要求1～7任一项所述的一种石墨烯多功能氨纶纤维的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)羧基化石墨烯的制备：

将石墨烯加入到高能球磨机中，以氢氧化钠为研磨助剂进行高能球磨表面处理，产物水洗至中性后与氯乙酸在水溶液中反应，洗涤、干燥，得到羧基化石墨烯；

(2)羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子的制备：

将功能性纳米粒子分散到异丙醇溶剂中，然后滴加羧基硅烷偶联剂进行表面改性，得到羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子；

(3)将羧基化石墨烯及羧基硅烷偶联剂改性的功能性纳米粒子与氨纶切片通过挤出机混合挤出，得到石墨烯及功能改性氨纶母粒；

(4)石墨烯多功能氨纶纤维的制备：

将所得石墨烯及功能改性氨纶母粒与氨纶切片按比例充分混合后进行熔融共混纺丝，得到石墨烯多功能氨纶纤维。

9.根据权利要求8所述的一种石墨烯多功能氨纶纤维的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述氢氧化钠的加入量为石墨烯质量的0.05％～5％；所述高能球磨表面处理的时间为0.5～12h。

10.根据权利要求8所述的一种石墨烯多功能氨纶纤维的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述羧基硅烷偶联剂的加入量为功能性纳米粒子质量的0.05％～3％。