[發明專利]一種石墨烯復合聚丙烯酸高吸水纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 202110955096.7
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113774518A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 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: D01F8/10
• 分類號: D01F8/10;D01F1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種石墨烯復合聚丙烯酸高吸水纖維及其制備方法，該方法包含：步驟1，按比例稱取各原料；原料包含聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、戊二醛、過二硫酸鉀、改性石墨烯、丙酮、聚甲基丙烯酸甲酯；步驟2，制備紡絲原液；步驟3，將步驟2所得的紡絲原液倒入紡絲設備中，使紡絲原液從噴絲頭中噴出并進入凝固浴中，形成細絲；步驟4，將細絲的一端取出并纏繞在滾筒上，通過牽伸使紡絲在滾筒上進行卷繞；步驟5，將滾筒上的絲烘干備用。本發明還提供了通過該方法制備的石墨烯復合聚丙烯酸高吸水纖維。本發明在保持聚丙烯酸纖維吸水保水的前提下，增強了聚丙烯酸纖維的拉伸斷裂強度，提高可加工性能。

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聚丙烯酸纖維及其制備方法，具體地，涉及一種石墨烯復合聚丙烯酸高吸水纖維及其制備方法。

背景技術

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料，本身具有較好的強度。

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，導電性能好，石墨烯中電子的運動速度達到了光速的1/300，導電性超過了任何傳統的導電材料，化學性質類似石墨表面，可以吸附和脫附各種原子和分子，還有抵御強酸強堿的能力。

熱塑性丙烯酸樹脂在成膜過程中不發生進一步交聯，因此它的相對分子量較大，具有良好的保光保色性、耐水耐化學性、干燥快、施工方便，易于施工重涂和返工。熱塑性丙烯酸樹脂在汽車、電器、機械、建筑等領域應用廣泛，熱固性丙烯酸樹脂是指在結構中帶有一定的官能團，在制漆時通過和加入的氨基樹脂、環氧樹脂、聚氨酯等中的官能團反應形成網狀結構。

丙烯酸纖維(阿克力)纖維是一種類似羊毛的纖維，用于服裝、地毯，并在剎車墊和灰塵過濾裝置等工業產品。丙烯酸纖維是通過丙烯酸的聚合、加工等過程制備的一種合成纖維，常用于過濾、增強、織造等領域。

聚丙烯酸纖維有超高吸水性能，該類纖維能夠吸收超過自身重量20倍以上的液體，不過該纖維易脆，加工時也就很容易受損。通常要由一種支撐性纖維以兩種纖維混紡形式形成紗線結合，并增加強度。

發明內容

本發明的目的是提供一種石墨烯復合聚丙烯酸纖維及其制備方法，采用添加劑改性及水溶液聚合紡絲的方式，在保持聚丙烯酸纖維吸水保水的前提下，增強聚丙烯酸纖維的拉伸斷裂強度，提高可加工性能。

為了達到上述目的，本發明提供了一種石墨烯復合聚丙烯酸高吸水纖維的制備方法，其中，所述的方法包含：步驟1，按比例稱取各原料；原料包含聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、戊二醛、過二硫酸鉀、改性石墨烯、丙酮、聚甲基丙烯酸甲酯；步驟2，制備紡絲原液；步驟3，將步驟2所得的紡絲原液倒入紡絲設備中，使紡絲原液從噴絲頭中噴出并進入凝固浴中，形成細絲；步驟4，將細絲的一端取出并纏繞在滾筒上，通過牽伸使紡絲在滾筒上進行卷繞；步驟5，將滾筒上的絲烘干備用。

上述的石墨烯復合聚丙烯酸高吸水纖維的制備方法，其中，所述的步驟1中，各原料按質量百分比計包含聚丙烯酸30％-50％，聚丙烯酰胺30％-50％，聚乙烯醇5％-10％，戊二醛5％-10％，過二硫酸鉀2％-5％，改性石墨烯2％-5％，丙酮1％-5％，聚甲基丙烯酸甲酯1％-5％。

上述的石墨烯復合聚丙烯酸高吸水纖維的制備方法，其中，所述的步驟2中，首先在反應釜中加入聚乙烯醇溶液，再在溶液中加入聚丙烯酸、聚丙烯酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯，加熱攪拌，然后在混合溶液中加入戊二醛和過硫酸鉀，充分攪拌后加入親水改性的石墨烯溶液，保持溫度，完成交聯反應，得到紡絲原液。