[發明專利]一種基于石墨烯復合材料的柔性防輻射纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 202110475295.8
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113122948A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 沙嫣;沙曉林;馬立國
• 申請（專利權）人: 南通強生石墨烯科技有限公司
• 主分類號: D01F6/46
• 分類號: D01F6/46;D01F1/10;D01F6/92;D01F6/90;D01F8/06;D01F8/14;D01F8/12
• 代理公司: 上海尚象專利代理有限公司 31335
• 代理人: 劉云

本發明公開了一種基于石墨烯復合材料的柔性防輻射纖維及其制備方法，該方法包含：步驟1，將熱塑性樹脂與功能性粉體、偶聯劑、分散劑、抗氧劑均勻混合，通過雙螺桿擠出機進行熔融共混造粒，制備出紡絲用功能性母粒；步驟2，將步驟1所得的功能母粒與熱塑性樹脂共混熔融紡絲，或者將功能性母粒進行直接熔融紡絲，獲得熱塑性樹脂纖維的原長絲；步驟3，將步驟2所得的原長絲進行網絡加彈后，獲得具有屏蔽防護性能的網絡纖維絲。本發明還提供了通過該方法制備的基于石墨烯復合材料的柔性防輻射纖維。本發明制備的基于石墨烯復合材料的柔性防輻射纖維，主要針對屏蔽電離輻射防護領域，具有屏蔽防護效率高、力學性能優良等特點。

技術領域

本發明涉及一種新型功能高分子材料技術領域的石墨烯復合柔性防輻射纖維材料及其制備方法，具體地，涉及一種基于石墨烯復合材料的柔性防輻射纖維及其制備方法。

背景技術

石墨烯是從石墨中剝離出來的單層碳原子材料，由碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構，它是人類已知的厚度最薄、質地最堅硬、導電性最好的材料。石墨烯具有優異的力學、光學和電學性質，結構非常穩定，迄今為止研究者尚未發現石墨烯中有碳原子缺失的情況，碳原子之間的鏈接非常柔韌，比鉆石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍，如果用石墨烯制成包裝袋，它將能承受大約兩噸重的物品，幾乎完全透明，卻極為致密，不透水、不透氣，即使原子尺寸最小的氦氣也無法通過。

石墨烯是一種性能優越的二維材料，將石墨烯應用在防輻射纖維中，能協同發揮防輻射性能，該纖維可應用各種電磁環境中以及對抗靜電、導電性能有一定要求的環境中。

發明內容

本發明的目的是提供一種石墨烯復合柔性防輻射纖維材料及其制備方法，主要針對屏蔽電離輻射防護領域，具有屏蔽防護效率高、力學性能優良等特點。

為了達到上述目的，本發明提供了一種基于石墨烯復合材料的柔性防輻射纖維的制備方法，其中，所述的方法包含：步驟1，將熱塑性樹脂與功能性粉體、偶聯劑、分散劑、抗氧劑均勻混合，通過雙螺桿擠出機進行熔融共混造粒，制備出紡絲用功能性母粒；步驟2，將步驟1所得的功能母粒與熱塑性樹脂共混熔融紡絲，或者將功能性母粒進行直接熔融紡絲，獲得熱塑性樹脂纖維的原長絲；步驟3，將步驟2所得的原長絲進行網絡加彈后，獲得具有屏蔽防護性能的網絡纖維絲，即石墨烯復合柔性防輻射纖維。

上述的基于石墨烯復合材料的柔性防輻射纖維的制備方法，其中，所述的步驟1中，熱塑性樹脂為聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺中的任意一種或多種的混合物；熱塑性樹脂的用量按質量百分比計為原料總量的40-80％。

上述的基于石墨烯復合材料的柔性防輻射纖維的制備方法，其中，所述的功能性粉體是將石墨烯和鉛、鎢、鉭、碳化硼、氮化硼中的任意一種或多種以任意比例混合而得；功能性粉體的用量按質量百分比計為原料總量的10-50％；功能性粉體的粒徑范圍為0.1μm～7μm。

上述的基于石墨烯復合材料的柔性防輻射纖維的制備方法，其中，所述的石墨烯，層間距約0.3～0.4nm，石墨烯片層間摻雜有包含溴、碘、溴化碘、氯化碘、鉀、鈣、氯化鐵、氯化鉬、氯化鋁、氯化銅中的任意一種或多種混合的摻雜劑，摻雜劑的用量按質量百分比計為石墨烯的10～30％。

上述的基于石墨烯復合材料的柔性防輻射纖維的制備方法，其中，所述的偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑、磷酸酯偶聯劑中的任意一種或多種的混合物；偶聯劑的用量按質量百分比計為原料總量的0.2-9％。

上述的基于石墨烯復合材料的柔性防輻射纖維的制備方法，其中，所述的分散劑為白油、石蠟、蒙旦蠟、聚乙烯蠟、硬脂酸鹽、乙撐雙硬脂酸酰胺、油酸酰胺中的任意一種或多種的混合物；分散劑的用量按質量百分比計為原料總量的0.1～11％。