CN114032674A - 一种石墨烯抗化学纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯抗化学纤维及其制备方法，该方法包含：步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、环氧树脂、改性聚四氟乙烯、消泡剂、固化剂、粘结剂、分散剂；步骤2，将各原料搅拌混合均匀，制备石墨烯抗化学浆料；步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗化学浆料包覆在纤维之外；步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，得到石墨烯抗化学纤维。本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯抗化学纤维。本发明制备的石墨烯抗化学纤维，抗化学性能可达到最高级别6级，而且抗化学涂层与纤维附着力较强，不易脱落，能够很好地应用在特殊领域，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗化学腐蚀的石墨烯复合纤维及其制备方法，具体地，涉及一种石墨烯抗化学纤维及其制备方法。
背景技术
石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者尚未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的链接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品，几乎完全透明，却极为致密，不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法通过，导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。
石墨烯是一种性能优越的二维材料，当在普通纤维中添加一定比例的石墨烯及添加剂时，能够极大提高该复合纤维的防化学腐蚀的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗化学腐蚀的石墨烯复合纤维及其制备方法，制备方法简单，抗化学腐蚀性能优异，可应用领域广泛。
为了达到上述目的，本发明提供了一种石墨烯抗化学纤维的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、环氧树脂、改性聚四氟乙烯、消泡剂、固化剂、粘结剂、分散剂；步骤2，将各原料搅拌混合均匀，制备石墨烯抗化学浆料；步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗化学浆料包覆在纤维之外；步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，得到石墨烯抗化学纤维。
上述的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其中，所述的步骤1中，各原料按重量份数计包含：石墨烯材料1-8份，环氧树脂15-50份，改性聚四氟乙烯8-28份，消泡剂5-23份，固化剂1-30份，粘结剂1-20份，分散剂1-10份。
上述的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其中，所述的石墨烯材料包含化学氧化剥离的氧化石墨烯、偶联剂改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、溴代十二烷改性氧化石墨烯中的任意一种或多种。
上述的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其中，所述的粘结剂包含甲基丙烯酸酯、环氧树脂、羧甲基纤维素、醋酸乙烯树脂中的任意一种或多种。
上述的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其中，所述的分散剂包含聚乙烯醇、明胶、纤维素醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或多种。
上述的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其中，所述的消泡剂包含硅油、聚醚改性硅油、聚硅氧烷中的任意一种或多种。
上述的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其中，所述的固化剂包含三甲基六亚甲基二胺、乙二胺、间苯二甲胺、多乙烯多胺中的任意一种或多种。
上述的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其中，所述的步骤3中，浸渍涂覆的方式是采用纱线上浆设备，以1-90m/min的速度对纤维进行上浆处理；纤维包含锦纶长丝、涤纶长丝、石墨烯锦纶长丝、石墨烯涤纶长丝中的任意一种或多种。
上述的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其中，所述的步骤4中，烘干温度为30-150℃。
本发明还提供了通过上述的方法制备的石墨烯抗化学纤维。
本发明提供的石墨烯抗化学纤维及其制备方法具有以下优点：
本发明制备的抗化学纤维采用EN ISO 374标准进行测试，测试结果表明其对甲醇、96％硫酸、乙腈、40％氢氧化钠的抗化学性能都达到了可以达到最高级别6级。而且该抗化学涂层与纤维附着力较强，不易脱落，能够很好地应用在特殊领域，具有广阔的应用前景。
本方法制备石墨烯抗化学纤维，工艺简单易操作，成本低廉，经济效益高，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明提供的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、环氧树脂、改性聚四氟乙烯、消泡剂、固化剂、粘结剂、分散剂；步骤2，将各原料搅拌混合均匀，制备石墨烯抗化学浆料；步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗化学浆料包覆在纤维之外；步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，得到石墨烯抗化学纤维。
优选地，步骤1中各原料按重量份数计包含：石墨烯材料1-8份，环氧树脂15-50份，改性聚四氟乙烯8-28份，消泡剂5-23份，固化剂1-30份，粘结剂1-20份，分散剂1-10份。
改性聚四氟乙烯(增强聚四氟乙烯)是在聚四氟乙烯基础上通过添加玻璃纤维、碳纤维增强，同时填充超细铜粉等耐磨添加剂，提高材料的耐磨特性和抗压特性。
石墨烯材料包含化学氧化剥离的氧化石墨烯、偶联剂改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、溴代十二烷改性氧化石墨烯等中的任意一种或多种。
粘结剂包含甲基丙烯酸酯、环氧树脂、羧甲基纤维素、醋酸乙烯树脂中的任意一种或多种。
分散剂包含聚乙烯醇、明胶、纤维素醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或多种。
消泡剂包含硅油、聚醚改性硅油、聚硅氧烷中的任意一种或多种。
固化剂包含三甲基六亚甲基二胺、乙二胺、间苯二甲胺、多乙烯多胺中的任意一种或多种。
步骤3中，浸渍涂覆的方式是采用纱线上浆设备即纱线上浆机，以1-90m/min的速度对纤维进行上浆处理；纤维包含锦纶长丝、涤纶长丝、石墨烯锦纶长丝、石墨烯涤纶长丝等中的任意一种或多种。石墨烯锦纶长丝、石墨烯涤纶长丝是分别在生产锦纶和涤纶的原料中添加石墨烯材料而制备的纤维。
步骤4中，烘干温度为30-150℃。
本发明中采用的设备均为本领域内技术人员所知的现有设备。
本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯抗化学纤维。
下面结合实施例对本发明提供的石墨烯抗化学纤维及其制备方法做更进一步描述。
实施例1
一种石墨烯抗化学纤维的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、环氧树脂、改性聚四氟乙烯、消泡剂、固化剂、粘结剂、分散剂。
优选地，各原料按重量份数计包含：石墨烯材料1份，环氧树脂15份，改性聚四氟乙烯8份，消泡剂5份，固化剂1份，粘结剂1份，分散剂1份。
石墨烯材料包含化学氧化剥离的氧化石墨烯。
粘结剂包含甲基丙烯酸酯。
分散剂包含聚乙烯醇。
消泡剂包含硅油。
固化剂包含三甲基六亚甲基二胺。
步骤2，将各原料搅拌混合均匀，制备石墨烯抗化学浆料。
步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗化学浆料包覆在纤维之外。
浸渍涂覆是采用纱线上浆设备，以1-90m/min的速度对纤维进行上浆处理。
纤维包含锦纶长丝。
步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，烘干温度为30-150℃，得到石墨烯抗化学纤维。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯抗化学纤维。
实施例2
一种石墨烯抗化学纤维的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、环氧树脂、改性聚四氟乙烯、消泡剂、固化剂、粘结剂、分散剂。
优选地，各原料按重量份数计包含：石墨烯材料4份，环氧树脂25份，改性聚四氟乙烯12份，消泡剂10份，固化剂10份，粘结剂8份，分散剂3份。
石墨烯材料包含偶联剂改性氧化石墨烯。
粘结剂包含环氧树脂。
分散剂包含明胶。
消泡剂包含聚醚改性硅油。
固化剂包含乙二胺。
步骤2，将各原料搅拌混合均匀，制备石墨烯抗化学浆料。
步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗化学浆料包覆在纤维之外。
浸渍涂覆是采用纱线上浆设备，以1-90m/min的速度对纤维进行上浆处理。
纤维包含涤纶长丝。
步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，烘干温度为30-150℃，得到石墨烯抗化学纤维。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯抗化学纤维。
实施例3
一种石墨烯抗化学纤维的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、环氧树脂、改性聚四氟乙烯、消泡剂、固化剂、粘结剂、分散剂。
优选地，各原料按重量份数计包含：石墨烯材料5份，环氧树脂30份，改性聚四氟乙烯18份，消泡剂14份，固化剂15份，粘结剂12份，分散剂5份。
石墨烯材料包含氨基高分子改性氧化石墨烯。
粘结剂包含羧甲基纤维素。
分散剂包含纤维素醚。
消泡剂包含聚硅氧烷。
固化剂包含间苯二甲胺。
步骤2，将各原料搅拌混合均匀，制备石墨烯抗化学浆料。
步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗化学浆料包覆在纤维之外。
浸渍涂覆是采用纱线上浆设备，以1-90m/min的速度对纤维进行上浆处理。
纤维包含石墨烯锦纶长丝。
步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，烘干温度为30-150℃，得到石墨烯抗化学纤维。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯抗化学纤维。
实施例4
一种石墨烯抗化学纤维的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、环氧树脂、改性聚四氟乙烯、消泡剂、固化剂、粘结剂、分散剂。
优选地，各原料按重量份数计包含：石墨烯材料6份，环氧树脂40份，改性聚四氟乙烯24份，消泡剂20份，固化剂20份，粘结剂16份，分散剂8份。
石墨烯材料包含阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯或溴代十二烷改性氧化石墨烯。
粘结剂包含醋酸乙烯树脂。
分散剂包含十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
消泡剂包含硅油、聚醚改性硅油、聚硅氧烷中的任意一种。
固化剂包含多乙烯多胺。
步骤2，将各原料搅拌混合均匀，制备石墨烯抗化学浆料。
步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗化学浆料包覆在纤维之外。
浸渍涂覆是采用纱线上浆设备，以1-90m/min的速度对纤维进行上浆处理。
纤维包含石墨烯涤纶长丝。
步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，烘干温度为30-150℃，得到石墨烯抗化学纤维。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯抗化学纤维。
实施例5
一种石墨烯抗化学纤维的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、环氧树脂、改性聚四氟乙烯、消泡剂、固化剂、粘结剂、分散剂。
优选地，各原料按重量份数计包含：石墨烯材料8份，环氧树脂50份，改性聚四氟乙烯28份，消泡剂23份，固化剂30份，粘结剂20份，分散剂10份。
石墨烯材料包含化学氧化剥离的氧化石墨烯、偶联剂改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、溴代十二烷改性氧化石墨烯中的任意多种。
粘结剂包含甲基丙烯酸酯、环氧树脂、羧甲基纤维素、醋酸乙烯树脂中的任意多种。
分散剂包含聚乙烯醇、明胶、纤维素醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的任意多种。
消泡剂包含硅油、聚醚改性硅油、聚硅氧烷中的任意多种。
固化剂包含三甲基六亚甲基二胺、乙二胺、间苯二甲胺、多乙烯多胺中的任意多种。
步骤2，将各原料搅拌混合均匀，制备石墨烯抗化学浆料。
步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗化学浆料包覆在纤维之外。
浸渍涂覆是采用纱线上浆设备，以1-90m/min的速度对纤维进行上浆处理。
纤维包含锦纶长丝、涤纶长丝、石墨烯锦纶长丝、石墨烯涤纶长丝中的任意多种。
步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，烘干温度为30-150℃，得到石墨烯抗化学纤维。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯抗化学纤维。
将本发明各实施例制备的抗化学纤维，织成针织手套后采用EN ISO 374标准进行测试，测试结果表明其对甲醇、96％硫酸、乙腈、40％氢氧化钠的抗化学性能都达到了可以达到最高级别6级。
本发明提供的石墨烯抗化学纤维及其制备方法，通过制备石墨烯抗化学浆料，然后将纤维通过浸渍涂覆的方法包覆该石墨烯抗化学浆料，最后烘干得到石墨烯抗化学纤维。该方法能够制备一种抗化学腐蚀性高的功能性纤维，该纤维具有很好的防化学腐蚀的性能，而且其抗化学涂层与纤维附着力较强，不易脱落，应用领域广泛，并且制备方法简单、成本低廉、经济效益高，适合大规模工业化生产。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种石墨烯抗化学纤维的制备方法，其特征在于，所述的方法包含：
步骤1，按比例称取各原料；各原料中包含石墨烯材料、环氧树脂、改性聚四氟乙烯、消泡剂、固化剂、粘结剂、分散剂；
步骤2，将各原料搅拌混合均匀，制备石墨烯抗化学浆料；
步骤3，通过浸渍涂覆的方式，将步骤2所得的石墨烯抗化学浆料包覆在纤维之外；
步骤4，将步骤3所得的复合纤维烘干，得到石墨烯抗化学纤维。
2.如权利要求1所述的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，各原料按重量份数计包含：石墨烯材料1-8份，环氧树脂15-50份，改性聚四氟乙烯8-28份，消泡剂5-23份，固化剂1-30份，粘结剂1-20份，分散剂1-10份。
3.如权利要求2所述的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯材料包含化学氧化剥离的氧化石墨烯、偶联剂改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、溴代十二烷改性氧化石墨烯中的任意一种或多种。
4.如权利要求2所述的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其特征在于，所述的粘结剂包含甲基丙烯酸酯、环氧树脂、羧甲基纤维素、醋酸乙烯树脂中的任意一种或多种。
5.如权利要求2所述的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其特征在于，所述的分散剂包含聚乙烯醇、明胶、纤维素醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或多种。
6.如权利要求2所述的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其特征在于，所述的消泡剂包含硅油、聚醚改性硅油、聚硅氧烷中的任意一种或多种。
7.如权利要求2所述的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其特征在于，所述的固化剂包含三甲基六亚甲基二胺、乙二胺、间苯二甲胺、多乙烯多胺中的任意一种或多种。
8.如权利要求1所述的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，浸渍涂覆的方式是采用纱线上浆设备，以1-90m/min的速度对纤维进行上浆处理；纤维包含锦纶长丝、涤纶长丝、石墨烯锦纶长丝、石墨烯涤纶长丝中的任意一种或多种。
9.如权利要求1所述的石墨烯抗化学纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤4中，烘干温度为30-150℃。
10.一种通过如权利要求1～9中任意一项所述的方法制备的石墨烯抗化学纤维。
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