[發(fā)明專利]一種簾子線用石墨烯滌綸復(fù)合纖維及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710495004.5
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107326474B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高超;陳琛;韓燚;申瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州高烯科技有限公司
• 主分類號: D01F8/14
• 分類號: D01F8/14;D01F8/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 黃歡娣;邱啟旺

本發(fā)明公開了一種簾子線用石墨烯滌綸復(fù)合纖維及其制備方法。該簾子線用石墨烯滌綸復(fù)合纖維由石墨烯/PET納米復(fù)合材料經(jīng)干燥、預(yù)結(jié)晶、固相縮聚、冷卻、高速熔融紡絲制得，石墨烯/PET納米復(fù)合材料是通過在PET前驅(qū)體中加入褶球狀氧化石墨烯和催化劑，進行原位縮聚得到。本發(fā)明方法避免了酯化階段中氧化石墨烯的堆疊，使得石墨烯在聚合物基體中分散性好，并且石墨烯片表面接枝有PET分子鏈，可有效實現(xiàn)石墨烯和PET間的力傳遞。本發(fā)明所涉及制備工藝簡單有效，可有效節(jié)約成本，所得復(fù)合纖維斷裂強度大于9.0cN/dtex，斷裂伸長率14～18％，可被用于輪胎簾子線等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于纖維領(lǐng)域，尤其涉及一種簾子線用石墨烯滌綸復(fù)合纖維及其制備方法。

背景技術(shù)

滌綸是合成纖維中的一個重要品種，是以聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為原料，經(jīng)紡絲和后處理制成的纖維。因其具有化學(xué)性能穩(wěn)定、力學(xué)強度高、質(zhì)量輕、熱穩(wěn)定性好、衛(wèi)生性能好、透明性高和易加工等特性，被大量用于衣料、床上用品、各種裝飾布料、國防軍工特殊織物等紡織品以及其他工業(yè)用纖維制品。其中，PET工業(yè)絲因成本低，強度高等特點，在汽車輪胎中應(yīng)用廣泛。為了進一步提升PET工業(yè)絲的強度，人們采用不同手段進行提升。專利201310043077.2《熔體直紡高模低縮滌綸工業(yè)長絲的生產(chǎn)方法》采用熔體液相增粘、熔體直紡、二段牽伸的手段，得到了高模低縮滌綸長絲，可被用于簾子線等領(lǐng)域。除改進紡絲工藝外，還可通過添加增強材料來提升長絲的強度，獲得更優(yōu)的性能。

常規(guī)增強材料包括金屬材料(納米線、納米粒子)、無機填料(蒙脫土、二氧化鈦、二氧化硅、氮化硼等)和碳材料(炭黑、石墨等)。常規(guī)增強材料存在兩大缺陷，一方面需要很高添加量才能獲得令人滿意的效果，但高添加量伴隨著其他性能的下降，難以實現(xiàn)性能的全面提升，另一方面增強效果往往是單一的，不能同時對多個性能進行提高。這些問題導(dǎo)致常規(guī)增強材料的性價比偏低，不適合大規(guī)模推廣。對于紡絲而言，填充增強材料還必須考慮到分散均勻性對紡絲連續(xù)化的影響，否則極易出現(xiàn)斷絲、飄絲等現(xiàn)象，不利于連續(xù)化生產(chǎn)。

石墨烯是新世紀(jì)來最受關(guān)注的新材料之一，因其具有超高的比表面積、優(yōu)異的力學(xué)性能、高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱率、阻燃性和高阻隔性而在諸多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。在復(fù)合材料領(lǐng)域，加入少量石墨烯可同時提高材料的多項性能，具有超高的性價比，這使其在復(fù)合材料方面得到廣泛研究。但對于連續(xù)紡絲而言，石墨烯強烈的團聚性會在纖維中形成缺陷，使得紡絲過程斷絲、毛絲的現(xiàn)象增多。因而許多研究者努力抑制石墨烯的堆疊，如采用氧化石墨烯聚合，進行表面改性或者加入分散劑。專利201510680473.5《一種石墨烯-滌綸納米復(fù)合纖維的制備方法》將石墨烯粉體和PET進行熔融共混擠出造粒，再進行紡絲。但是常規(guī)石墨烯粉體均是由多層石墨烯堆疊而成，而這種堆疊無法在螺桿擠出的混合作用下分離，進而嚴(yán)重影響可紡性和連續(xù)性。專利201510688803.5《一種軍用抗熔滴抗靜電高強阻燃滌綸的制備方法》將氧化石墨烯進行改性，干燥后再和PET進行共混造粒，并紡絲，雖然對氧化石墨烯改性有效降低了團聚，但是干燥后的改性粉體中石墨烯的團聚無法在熔融擠出的過程中解離，會導(dǎo)致紡絲板堵塞以及斷絲現(xiàn)象。專利201610757032.5《石墨烯滌綸單絲》用硅烷偶聯(lián)劑對石墨烯進行處理，再和PET進行共混擠出。偶聯(lián)劑能提高石墨烯和PET的相互作用，但是無法改變石墨烯堆疊的狀態(tài)，紡絲的效果仍不好。綜上，現(xiàn)階段石墨烯基滌綸纖維的制備始終無法從根本上解決石墨烯的堆疊問題，因而極大限制了高速、連續(xù)紡絲。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)不足，提供一種簾子線用石墨烯滌綸復(fù)合纖維及其制備方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種簾子線用石墨烯滌綸復(fù)合纖維，所述纖維由石墨烯/PET納米復(fù)合材料經(jīng)干燥、預(yù)結(jié)晶、固相縮聚、冷卻、高速熔融紡絲得到。所述石墨烯/PET納米復(fù)合材料由單層石墨烯片和PET組成，石墨烯片表面與PET分子通過共價鍵相連。