[发明专利]一种石墨烯超强阻燃纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯超强阻燃纤维及其制备方法，该制备方法包含：步骤1，制备石墨烯混合功能母粒；步骤2，将步骤1所得的母粒与普通的PET料干燥后混合，进行熔融纺丝、冷却成型、牵伸，得到功能纤维；步骤3，制备石墨烯悬浊液；步骤4，将步骤3所得的石墨烯悬浊液涂覆在步骤2所得的功能纤维表面，干燥后得到石墨烯超强阻燃纤维。本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯超强阻燃纤维，该纤维中按质量百分比计石墨烯的含量为1.5‑3.5％，干断裂强度为6.1‑6.5cN/dtex，极限氧指数为31‑33％。本发明提供的石墨烯超强阻燃纤维及其制备方法，制备的阻燃纤维具有强度高、阻燃性能好，遇高温不熔缩等优点。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯复合阻燃纤维及其制备方法，具体地，涉及一种石墨烯超强阻燃纤维及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展及人民生活水平的提高，人民的阻燃意识不断增强，同时对生活环境的阻燃要求也越来越高，阻燃产品的需求日益增加。同时由纤维制品引起的火灾已成为社会中重大灾害之一。作为衣着服饰和家庭用品，也必然引起对其可燃性的关注。目前世界各国都在严格地制定并完善有关防火安全方面的法律和法规。特别是某些重要的公共建筑如医院、宾馆、学校等室内的窗帘、地毯和装饰物都必须具备一定的防火阻燃能力。因此，阻燃纤维的研制及发展已经成为功能纤维的发展的一个重要课题。目前，市面上普通纤维无论是采用母粒加工或表面涂覆的形式，所制备的阻燃纤维效果不甚理想。

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。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯复合阻燃纤维及其制备方法，克服现有阻燃纤维生产技术的不足，制备的阻燃纤维具有强度高、阻燃性能好，遇高温不熔缩等优点。

为了达到上述目的，本发明提供了一种石墨烯超强阻燃纤维的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，制备石墨烯混合功能母粒；步骤2，将步骤1所得的母粒与普通的PET料干燥后混合，进行熔融纺丝、冷却成型、牵伸，得到功能纤维；步骤3，制备石墨烯悬浊液；步骤4，将步骤3所得的石墨烯悬浊液涂覆在步骤2所得的功能纤维表面，干燥后得到石墨烯超强阻燃纤维。

上述的石墨烯超强阻燃纤维的制备方法，其中，所述的步骤1中，石墨烯混合功能母粒是将石墨烯与干燥后的PET料、助剂混合后熔融密炼，再进行挤出造粒得到的混合功能母粒。

上述的石墨烯超强阻燃纤维的制备方法，其中，所述的石墨烯的添加量按质量百分比计为干燥后PET料的30-35％。

上述的石墨烯超强阻燃纤维的制备方法，其中，所述的助剂为乙撑双硬脂酸酰胺与硬脂酸钙按质量比为3：2混合而得；助剂的添加量按质量百分比计为干燥后PET料的3-4％。

上述的石墨烯超强阻燃纤维的制备方法，其中，所述的步骤2中，熔融纺丝是将干燥后的普通PET料和混合功能母粒送入螺杆挤压机加热熔融，然后熔融状态的混合料经过增压泵增压到30-50MPa，再打入超高压釜，在釜内1-2小时内增压至300-500MPa，保压4-6小时后，在2-3小时内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，纺丝速度为1200-1300m/min。

上述的石墨烯超强阻燃纤维的制备方法，其中，所述的混合功能母粒的添加量按质量百分比计为混合料总量的15-25％。