[发明专利]一种石墨烯-锦纶复合材料纤维及其制备方法

说明书

本发明提供一种石墨烯‑锦纶复合材料纤维，所述纤维的吸湿率为20‑25%；所述纤维的极限氧指数为34.6‑35。本发明还提供一种石墨烯‑锦纶复合材料纤维的制备方法，本发明的特殊工艺，使得制备的石墨烯‑锦纶复合材料纤维呈现原纤化特征，从而使石墨烯的功能性得到很大的体现；本发明中制备的石墨烯添加剂可以与锦纶基料复配良好，不仅使得制备的纤维物料指标良好，更获得了良好的吸湿性等意想不到的特殊功能性。利用本发明制备的石墨烯‑锦纶复合材料纤维在纤度为50dtex的情况下，制备的纤维的吸湿率为20‑25%，断裂强度为7.2‑7.8 g/d，断裂伸长率为26‑32%，干热收缩率为0.2‑0.7%。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯材料，特别是一种石墨烯-锦纶复合材料纤维及其制备方法。

背景技术

锦纶纤维，性能优异，具有吸水率低、耐低温性能好、尺寸稳定、强度高、韧性好、耐磨减震等优点，广泛应用于汽车、通讯、机械、电子电器、轻纺、航空航天、体育用品等领域。

近年来，随着国内外市场对锦纶工业丝需求不断变化，市场竞争也越来越激烈；特别值得提出的是，石墨烯作为新兴的一种产物，国内有很少的报道将石墨烯应用在锦纶的制备中，用于制备贴身服用材料等，可能受限于尼龙材料本身的特性。总体来看，现有技术中，需要解决的问题主要有：

1、提供一种良好的石墨烯与锦纶复配的技术工艺，使得在制备锦纶纤维的过程中，可以加入较大量的功能性材料而制备的锦纶纤维的物理指标不受影响或尽量少受影响；

2、通过改变工艺等方法使制备的锦纶纤维具有良好的吸湿等特殊性能；扩大锦纶的应用范围，获得良好的社会和经济效益；

3、使制备的纤维兼具有阻燃、抗菌等综合性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种石墨烯-锦纶复合材料纤维及其制备方法，以实现以下发明目的：

1、本发明制备的石墨烯-锦纶复合材料纤维呈现原纤化特征，使得制备的石墨烯-锦纶复合材料纤维中含有大量的石墨烯材料，从而使石墨烯的功能性得到很大的体现；

2、本发明制备的纤维具有优秀的吸湿性能；

3、利用本发明制备的石墨烯-锦纶复合材料纤维具有良好的物理指标和其他功能性。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

（1）液氨处理：

将石墨烯（2-5层皆可）缓慢加入到液氨中，在密封加温加压条件下进行混合搅拌；所述压力为0.3-0.6MPa；所述混合搅拌时间为20-30min；所述加温温度为40-50℃；混合搅拌完成后，在处理后的溶液中，加入纳米硝酸银；维持上述温度下反应30-45min，同时加压至0.8-1.2MPa，反应20-30min后，将温度上升至80-120℃，直至剩余液氨回收完全，将液氨处理后的石墨烯颗粒收集烘干，备用；

（2）石墨烯添加剂制备

将液氨处理后的石墨烯颗粒，加入己内酰胺单体进行混合；所述石墨烯颗粒与己内酰胺单体的质量比为1:6-8；

将混合物料升温到80℃，加入丙氨酸和纳米海泡石粉，在1.2-1.5MPa下搅拌反应30-35min；然后升温至在200-220℃，超声反应40-45min；将超声反应后的物料冷却到80-90℃时，放入液氮中，液氮处理10-15min，过滤物料，制得本发明的石墨烯添加剂；所述丙氨酸的加入量为石墨烯颗粒的1/3-1/5；所述纳米硝酸银的量与丙氨酸的加入量基本一致；所述超声反应为微波超声；所述微波超声频率为12-18kHz，优选15 kHz。