CN111155195B - 一种高强度的石墨烯增强型聚酯短纤维的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纤维结构技术领域，尤其涉及一种高强度的石墨烯增强型聚酯短纤维的生产方法。本发明通过特定组分的石墨烯母粒与普通的聚酯纤维母粒先熔融制粒、再熔融混纺的方式，达到石墨烯增强型聚酯短纤维有效生产的效果。本发明具有石墨烯增强型聚酯短纤维生产方法简单有效，石墨烯增强型聚酯短纤维自身强度大、耐磨性好，以及生产过程中的复合型冷却机组合式冷却效果好，石墨烯增强型聚酯短纤维冷却速度适中、冷却幅度均匀、冷却后下料动作简单方便的优点。

Description

一种高强度的石墨烯增强型聚酯短纤维的生产方法
技术领域
本发明属于纤维结构技术领域，尤其涉及一种高强度的石墨烯增强型聚酯短纤维的生产方法。
背景技术
聚酯短纤维，又称涤纶短纤维，其自身具有吸水性好的优点，但是也存在强度相对较差的缺点，因此市场上急需一种用其它纤维复合的增强型聚酯短纤维，来提高聚酯短纤维的结构强度。
专利公开号为CN 110453309A，公开日为2019.11.15的中国发明专利公开了一种石墨烯增强的抗静电抗菌复合纤维，包括内层和外层；所述外层包覆于内层的外周，且所述外层的截面轮廓呈圆形；所述内层和外层的截面面积之比为1：0.4～0.7；所述内层由包括以下重量份的原料制成：间苯二甲酰己二胺-对苯二甲酰己二胺共聚酰胺80～90份、聚癸二酰癸二胺10～25份；所述外层由包括以下重量份的原料制成：聚癸二酰癸二胺85～95份、间苯二甲酰己二胺-对苯二甲酰己二胺共聚酰胺15～20份、边缘氧化石墨烯6～9份、分散剂3～5份。
但是该发明专利中的复合纤维存在结构强度较低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度的石墨烯增强型聚酯短纤维的生产方法，其能通过特定组分的石墨烯母粒与普通的聚酯纤维母粒先熔融制粒、再熔融混纺的方式，达到石墨烯增强型聚酯短纤维有效生产的效果。本发明具有石墨烯增强型聚酯短纤维生产方法简单有效，石墨烯增强型聚酯短纤维自身强度大、耐磨性好，以及生产过程中的复合型冷却机组合式冷却效果好，石墨烯增强型聚酯短纤维冷却速度适中、冷却幅度均匀、冷却后下料动作简单方便的优点。
本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种高强度的石墨烯增强型聚酯短纤维的生产方法，依次包括以下步骤：
S1、制备石墨烯母粒；
S2、将所述石墨烯母粒与聚酯纤维母粒熔融混合并制粒，得到混合母粒；
S3、将所述混合母粒熔融混纺，得到最终的石墨烯增强型聚酯短纤维，
其中，所述石墨烯母粒的物料组成包括石墨烯粉、硫酸铝以及乙二醇。
进一步优选的技术方案在于：步骤S1中，所述石墨烯母粒采用三段式分区加热方式以进行加热挤出制粒，加热温度依次为210-240℃、230-250℃，以及260-290℃，所述石墨烯母粒的待制粒料粘度为0.65-0.82mPa·s。
进一步优选的技术方案在于：步骤S2中，所述混合母粒的挤出制粒加热区分为六段，依次为220-235℃、240-250℃、255-260℃、260-275℃、280-285℃，以及290-295℃，所述混合母粒的粒径为0.2-0.5μm。
进一步优选的技术方案在于：步骤S2中，所述石墨烯母粒与聚酯纤维母粒的重量之比为8:1。
进一步优选的技术方案在于：步骤S3中，所述熔融混纺操作中，熔融温度为305-320℃，混纺制得的所述石墨烯增强型聚酯短纤维需要在兼具水冷和风冷功能的复合型冷却机中进行冷却定型。
进一步优选的技术方案在于：所述复合型冷却机包括风冷平台单元，设置在所述风冷平台单元下方且与所述风冷平台单元侧边相连接的水冷槽，以及设置在所述水冷槽侧边槽体壁上并通过打开后放水方式以用于取出所述石墨烯增强型聚酯短纤维的开口单元。
进一步优选的技术方案在于：所述风冷平台单元包括平台板，设置在所述平台板上表面上的安装柱，设置在所述安装柱上端面上的安装板，以及设置在所述安装板下表面上且与外部电源连接并用于向下对所述石墨烯增强型聚酯短纤维进行风冷操作的风扇。
进一步优选的技术方案在于：所述开口单元包括设置在所述水冷槽上的矩形开口，两侧竖向面贴合压在所述矩形开口的内侧面上、上下斜面压在所述矩形开口上下外侧棱边上以用于封堵所述矩形开口的梯形弹性块，设置在所述梯形弹性块外侧面上的加固板，分别设置在所述加固板上下两侧的紧固孔，设置在所述水冷槽外侧面上且穿过所述紧固孔的安装柱，以及位于所述加固板外侧并螺接设置在所述安装柱上的紧固螺母。
进一步优选的技术方案在于：所述开口单元还包括设置在所述紧固螺母靠近所述加固板环面上的球形槽，以及嵌入设置在所述球形槽上并用于在所述加固板上进行滚动摩擦的安装球体。
进一步优选的技术方案在于：所述开口单元还包括设置在所述加固板上的第一开孔，设置在所述梯形弹性块上且与所述第一开孔对齐的第二开孔，穿过所述第一开孔以及第二开孔且与外部气泵连接并通过向所述水冷槽内鼓风的方式以用于分散所述石墨烯增强型聚酯短纤维进而提高水冷效率的进风管，以及设置在所述第一开孔内的密封圈。
本发明通过特定组分的石墨烯母粒与普通的聚酯纤维母粒先熔融制粒、再熔融混纺的方式，达到石墨烯增强型聚酯短纤维有效生产的效果。本发明具有石墨烯增强型聚酯短纤维生产方法简单有效，石墨烯增强型聚酯短纤维自身强度大、耐磨性好，以及生产过程中的复合型冷却机组合式冷却效果好，石墨烯增强型聚酯短纤维冷却速度适中、冷却幅度均匀、冷却后下料动作简单方便的优点。
附图说明
图1为本发明中复合型冷却机的结构示意图。
图2为本发明中开口单元的位置结构示意图。
图3为本发明中梯形弹性块的位置结构示意图。
图4为本发明中安装球体的位置结构示意图。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。
实施例：一种高强度的石墨烯增强型聚酯短纤维的生产方法，依次包括以下步骤：
S1、制备石墨烯母粒；
S2、将所述石墨烯母粒与聚酯纤维母粒熔融混合并制粒，得到混合母粒；
S3、将所述混合母粒熔融混纺，得到最终的石墨烯增强型聚酯短纤维，
其中，所述石墨烯母粒的物料组成包括石墨烯粉、硫酸铝以及乙二醇。
在本实施例中，所述聚酯纤维母粒采用现有材料，所述石墨烯母粒中，所述石墨烯粉、硫酸铝以及乙二醇的重量之比为5:3:2，用于混合制粒。
步骤S1中，所述石墨烯母粒采用三段式分区加热方式以进行加热挤出制粒，加热温度依次为210-240℃、230-250℃，以及260-290℃，所述石墨烯母粒的待制粒料粘度为0.65-0.82mPa·s。
步骤S2中，所述混合母粒的挤出制粒加热区分为六段，依次为220-235℃、240-250℃、255-260℃、260-275℃、280-285℃，以及290-295℃，所述混合母粒的粒径为0.2-0.5μm。
步骤S2中，所述石墨烯母粒与聚酯纤维母粒的重量之比为8:1。
步骤S3中，所述熔融混纺操作中，熔融温度为305-320℃，混纺制得的所述石墨烯增强型聚酯短纤维需要在兼具水冷和风冷功能的复合型冷却机中进行冷却定型。
在本实施例中，最终得到的所述石墨烯增强型聚酯短纤维，其强度为普通聚酯短纤维的6-8倍，因此具有高强度的的优点。
如附图1、2、3以及放附图4所示，所述复合型冷却机包括风冷平台单元1，设置在所述风冷平台单元1下方且与所述风冷平台单元1侧边相连接的水冷槽2，以及设置在所述水冷槽2侧边槽体壁上并通过打开后放水方式以用于取出所述石墨烯增强型聚酯短纤维的开口单元3。
在本实施例中，采用先风冷、再水冷的方式，可以避免直接水冷的过快降温变形问题，也可以避免单风冷方式下的低效率问题，最终保证纤维混纺制得后冷却定型恰当。
所述风冷平台单元1包括平台板101，设置在所述平台板101上表面上的安装柱102，设置在所述安装柱102上端面上的安装板103，以及设置在所述安装板103下表面上且与外部电源连接并用于向下对所述石墨烯增强型聚酯短纤维进行风冷操作的风扇104。
所述开口单元3包括设置在所述水冷槽2上的矩形开口301，两侧竖向面贴合压在所述矩形开口301的内侧面上、上下斜面压在所述矩形开口301上下外侧棱边上以用于封堵所述矩形开口301的梯形弹性块302，设置在所述梯形弹性块302外侧面上的加固板303，分别设置在所述加固板303上下两侧的紧固孔304，设置在所述水冷槽2外侧面上且穿过所述紧固孔304的安装柱305，以及位于所述加固板303外侧并螺接设置在所述安装柱305上的紧固螺母306。
在本实施例中，所述梯形弹性块302左右两侧紧贴所述矩形开口301，上下两侧压在斜边上，最终保证所述矩形开口301的封闭彻底效果，而所述紧固螺母306在所述安装柱305上“往里推”所述梯形弹性块302，可以进一步保证压紧强度和开合舒适性。
所述开口单元3还包括设置在所述紧固螺母306靠近所述加固板303环面上的球形槽307，以及嵌入设置在所述球形槽307上并用于在所述加固板303上进行滚动摩擦的安装球体308。
在本实施例中，所述安装球体308可以通过摩擦滚动方式，既保证旋紧动作的有效性，又可以使得磨损程度降低。
所述开口单元3还包括设置在所述加固板303上的第一开孔309，设置在所述梯形弹性块302上且与所述第一开孔309对齐的第二开孔310，穿过所述第一开孔309以及第二开孔310且与外部气泵连接并通过向所述水冷槽2内鼓风的方式以用于分散所述石墨烯增强型聚酯短纤维进而提高水冷效率的进风管311，以及设置在所述第一开孔309内的密封圈312。
在本实施例中，所述进风管311吹动搅起所述短纤维，可以保证短纤维尽快的均匀冷却，避免短纤维团外侧已经冷却、内侧较热的不均匀冷却效果，此外，上述进风结构与开口闭合结构整合，可以进一步保证冷却操作的开关灵活性。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种修改。这些都是不具有创造性的修改，只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种高强度的石墨烯增强型聚酯短纤维的生产方法，其特征在于依次包括以下步骤：
S1、制备石墨烯母粒；
S2、将所述石墨烯母粒与聚酯纤维母粒熔融混合并制粒，得到混合母粒；
S3、将所述混合母粒熔融混纺，得到最终的石墨烯增强型聚酯短纤维，
其中，所述石墨烯母粒的物料组成包括石墨烯粉、硫酸铝以及乙二醇，
步骤S3中，所述熔融混纺操作中，熔融温度为305-320℃，混纺制得的所述石墨烯增强型聚酯短纤维需要在兼具水冷和风冷功能的复合型冷却机中进行冷却定型，
所述复合型冷却机包括风冷平台单元（1），设置在所述风冷平台单元（1）下方且与所述风冷平台单元（1）侧边相连接的水冷槽（2），以及设置在所述水冷槽（2）侧边槽体壁上并通过打开后放水方式以用于取出所述石墨烯增强型聚酯短纤维的开口单元（3），
所述风冷平台单元（1）包括平台板（101），设置在所述平台板（101）上表面上的第一安装柱（102），设置在所述第一安装柱（102）上端面上的安装板（103），以及设置在所述安装板（103）下表面上且与外部电源连接并用于向下对所述石墨烯增强型聚酯短纤维进行风冷操作的风扇（104），
所述开口单元（3）包括设置在所述水冷槽（2）上的矩形开口（301），两侧竖向面贴合压在所述矩形开口（301）的内侧面上、上下斜面压在所述矩形开口（301）上下外侧棱边上以用于封堵所述矩形开口（301）的梯形弹性块（302），设置在所述梯形弹性块（302）外侧面上的加固板（303），分别设置在所述加固板（303）上下两侧的紧固孔（304），设置在所述水冷槽（2）外侧面上且穿过所述紧固孔（304）的第二安装柱（305），以及位于所述加固板（303）外侧并螺接设置在所述第二安装柱（305）上的紧固螺母（306），
所述开口单元（3）还包括设置在所述紧固螺母（306）靠近所述加固板（303）环面上的球形槽（307），以及嵌入设置在所述球形槽（307）上并用于在所述加固板（303）上进行滚动摩擦的安装球体（308），
所述开口单元（3）还包括设置在所述加固板（303）上的第一开孔（309），设置在所述梯形弹性块（302）上且与所述第一开孔（309）对齐的第二开孔（310），穿过所述第一开孔（309）以及第二开孔（310）且与外部气泵连接并通过向所述水冷槽（2）内鼓风的方式以用于分散所述石墨烯增强型聚酯短纤维进而提高水冷效率的进风管（311），以及设置在所述第一开孔（309）内的密封圈（312）。
2.根据权利要求1所述的一种高强度的石墨烯增强型聚酯短纤维的生产方法，其特征在于：步骤S1中，所述石墨烯母粒采用三段式分区加热方式以进行加热挤出制粒，加热温度依次为210-240℃、230-250℃，以及260-290℃，所述石墨烯母粒的待制粒料粘度为0.65-0.82mPa·s。
3.根据权利要求1所述的一种高强度的石墨烯增强型聚酯短纤维的生产方法，其特征在于：步骤S2中，所述混合母粒的挤出制粒加热区分为六段，依次为220-235℃、240-250℃、255-260℃、260-275℃、280-285℃，以及290-295℃，所述混合母粒的粒径为0.2-0.5μm。
4.根据权利要求1所述的一种高强度的石墨烯增强型聚酯短纤维的生产方法，其特征在于：步骤S2中，所述石墨烯母粒与聚酯纤维母粒的重量之比为8:1。
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