[发明专利]一种石墨烯复合纤维制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯复合纤维制备方法，具体为复合纤维料制备技术领域。具体的制备方法为：首先将石墨烯进行处理，石墨烯‑涤纶复合粉体制备，生物蛋白‑涤纶复合粉体制备，将石墨烯‑涤纶复合粉体、多效涤纶复合粉体、聚酯切片制成石墨烯‑涤纶复合母粒；石墨烯‑涤纶聚酯复合母粒进行干燥处理，经纺丝、冷却成型，上油，牵伸和卷绕，即制成石墨烯‑涤纶复合纤维。在制备石墨烯‑涤纶复合母粒过程中加入生物蛋白粉体、阻燃剂、远红外粉末，因此制备的石墨烯纤维具有良好的抗菌性、抗静电和阻燃性能，且具有更柔软的手感，更好的亲肤性；改善了普通涤纶纤维物理和化学应能，拓宽了其使用范围。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯复合纤维制备方法，具体为复合纤维料制备技术领域。

背景技术

石墨烯是目前已知最薄的二维纳米材料，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层，碳原子之间由s键连接，结合方式为sp2杂化，这些s键赋予了石墨烯极其优异的力学性能和结构刚性，石墨烯的强度比最好的钢铁还要强100倍。石墨烯具有很高的导电性，是世界上电阻率最小的材料；石墨烯还是一种非常好的抗菌材料。基于石墨烯的力学性能，可以把石墨烯添加到聚合物基体中，能很好地改善材料的力学性能，如拉伸强度、模量、硬度等；基于石墨烯优异的电学性能，可以添加到复合材料中使绝缘体成为可以导电的材料，而且效果非常明显；还可以把石墨烯添加到复合材料中增加复合材料本身不具有的功能性，如抗菌性、阻燃性、抗辐射性等。因此，与其他纳米复合材料相比，石墨烯纳米复合材料具有无可比拟的优势。

涤纶面料是日常生活中用的非常多的一种化纤服装面料，其最大的优点是抗皱性和保形性很好，因此，适合做外套服装、各类箱包和帐篷等户外用品。涤纶的弹性接近羊毛，耐皱性超过其他纤维，织物不皱，保形性好。涤纶的吸水回潮率低，绝缘性能好，但由于吸水性低，摩擦产生的静电大，染色性能较差。已经无法满足人们的要求。随之市面上开始出现了涤锦纤维，其具有手感柔软、穿着舒服、强度高的优点，但是质量不高、不易染色、次品率高、经济效益差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯复合纤维制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石墨烯复合纤维制备方法：步骤一、首先将石墨烯进行处理，将石墨烯处理剂与去离子水混合，控制石墨烯处理剂的质量百分比在5-10％之间，然后加入含10-30wt％的石墨烯溶液，在氮气环境下加热搅拌1-1.2小时，采用压滤将处理后石墨烯粉体烘干备用；

步骤二、石墨烯-涤纶复合粉体制备，将涤纶聚酯切片与步骤一制备的石墨烯粉体通过机械球磨机研磨混合，制成石墨烯-涤纶复合粉体；其中涤纶聚酯切片与石墨烯粉体的质量比为100∶2-5；

步骤三、生物蛋白-涤纶复合粉体制备，将生物蛋白粉体、阻燃剂、远红外粉末与涤纶聚酯切片通过机械球磨研磨混合，制成多效涤纶复合粉体，其中生物蛋白粉体、阻燃剂、远红外粉末与涤纶聚酯切片的质量比为3∶1∶1∶100；

步骤四、混合、挤出，将步骤二制备的石墨烯-涤纶复合粉体、步骤三制备的多效涤纶复合粉体、聚酯切片分别经过干燥后，进入高速捏合机混合均匀，最后加入到双螺杆挤出机的喂料仓，在一定的温度条件下混合挤压后，将带条送入切粒机进行切粒，制成石墨烯-涤纶复合母粒；

步骤五、将步骤四制备石墨烯-涤纶聚酯复合母粒进行干燥处理，经过高速混合后，送入螺杆挤压机加热熔融，熔融状态的混合料经过增压泵增压后打入超高压釜，在釜内1-2小时内增压至300-500Mpa，保压4-6小时后，在2-3小时缓慢减压至常压状态，然后经纺丝箱过滤和计量泵分配，再喷丝成丝束；将丝束通过环吹风冷却成型，上油，牵伸和卷绕，即制成石墨烯-涤纶复合纤维。

作为优选，所述步骤四中石墨烯-涤纶复合粉体、多效涤纶复合粉体与聚酯切片的质量比为：10∶10∶100。