本发明涉及帘子布复合材料技术领域，具体地说，涉及一种石墨烯阻燃帘子布及其制备方法。
背景技术：
帘子布本身具有良好的综合性能包括耐化学腐蚀性，以及较高的表面硬度、韧性。但是其阻燃性及耐磨性能还需要进一步的提升，从而加强在轮胎使用中的安全性。而传统的提高阻燃性和耐磨性的方法为改变乳胶体系配方或浸胶工艺，过程复杂多变且收效不大，因而提高纤维本身的阻燃性能和耐磨性才是解决帘子布散热不均易燃及磨损率大等问题的关键。
石墨烯是一种有碳原子按六边形排列而成的二维网络结构，具有优异的力学性能，导电性能和导热性能。氧化石墨烯在石墨烯的表层具有羧基，环氧基，羟基等含有基团修饰，各层之间堆垛得比较松散，呈蓬松状。同时氧化石墨烯由于表面的一些含氧官能团的存在，降低了其表面能，能与有机聚合物和无机填料之间均能有很好的界面结构，分散性较好，也更容易接枝。但将石墨烯加入帘子布中提高其阻燃性能并未见有任何报道。
技术实现要素：
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种石墨烯阻燃帘子布及其制备方法。通过切片与石墨烯复合制得纳米复合纤维，提高纤维本身的热力学性能，进而提高纤维帘子布的阻燃、抗磨损等性能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种石墨烯阻燃帘子布，包括以下质量分数的各组分：
石墨烯0.5％—10％，
切片80％—90％，
浸胶液5％—19.5％。
优选地，所述石墨烯为：化学气相沉积法制备石墨烯，二氧化碳超临界膨胀剥离石墨烯，化学氧化剥离的氧化石墨烯，偶联剂改性氧化石墨烯，阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯，长链卤代烃改性的氧化石墨烯，高温热膨胀的还原氧化石墨烯，低温热膨胀所得的还原氧化石墨烯，电化学剥离石墨烯，改性的电化学剥离石墨烯，机械球磨剥离石墨烯，三辊研磨机械剥离石墨烯中的一种或几种。
优选地，所述的切片为：涤纶聚酯切片，pa切片，pan切片中的一种或者几种。
优选地，所述的浸胶液为：固含量为10％的间苯二酚-甲醛-胶乳(rfl)。
优选地，所述间苯二酚-甲醛-胶乳中，甲醛与间苯二酚的质量比为1：(0.5-3)。
本发明还提供了一种石墨烯阻燃帘子布的制备方法，包括以下步骤：
a1、将切片与石墨烯高速混合，双螺杆挤出、造粒；
a2、对经步骤a1制得的石墨烯复合母粒进行纺丝，然后缓冷成型，上油，拉伸和卷绕，即制成石墨烯纳米复合纤维；
a3、将所述石墨烯纳米复合纤维制成捻线丝后捻织成石墨烯帘子布；
a4、将步骤a3织成的石墨烯帘子布浸入浸胶液中2-8h,之后干燥，拉伸定型，最后由储布架卷取即可。
优选地，步骤a1中，所述高速混合具体为：10000-20000转/分钟的转速搅拌2-8min；混合后的物料粒径为18-200目。
优选地，步骤a2中，所述缓冷成型的步骤具体采用缓冷装置，缓冷湿度80％，侧吹风1-3m/s冷却成型；所述拉伸采用对辊拉伸，对辊的转速为300-2500m/min。
优选地，步骤a2中，所述石墨烯复合母粒进行纺丝前，需经干燥处理，所述干燥的温度为100-160℃，干燥时间2-8小时，干燥后的石墨烯复合母粒含水量低于50ppm。
优选地，步骤a3中，所述干燥温度130-160℃，定型温度为190-240℃。
所述制备方法中，各步骤中的参数的范围选择若不在上述范围内时，均对制得的帘子布的性能造成不良影响。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明首先石墨烯与切片混合，制得石墨烯复合纤维，提高了纤维本身的阻燃性能和耐磨性，再将该复合纤维送入直捻机制得捻线丝，最后经织造机织成具有很好的阻燃性能的石墨烯帘子布。同时本方法制备工艺简单易操作，成本低廉，经济效益高，适合大规模工业化生产。该方法制备的石墨烯帘子布材料的氧指数较仅改变乳胶体系配方或浸胶工艺的有很大提升，同时进一步改善了其抗静电、抗磨损性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下实施例提供了一种石墨烯阻燃帘子布，包括以下质量分数的各组分：
石墨烯0.5％—10％，
切片80％—90％，
浸胶液5％—19.5％。
所述石墨烯为：化学气相沉积法制备石墨烯，二氧化碳超临界膨胀剥离石墨烯，化学氧化剥离的氧化石墨烯，偶联剂改性氧化石墨烯，阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯，长链卤代烃改性的氧化石墨烯，高温热膨胀的还原氧化石墨烯，低温热膨胀所得的还原氧化石墨烯，电化学剥离石墨烯，改性的电化学剥离石墨烯，机械球磨剥离石墨烯，三辊研磨机械剥离石墨烯中的一种或几种。
所述的切片为：涤纶聚酯切片，pa切片，pan切片中的一种或者几种。
所述的浸胶液为：固含量为10％的间苯二酚-甲醛-胶乳(rfl)。
所述间苯二酚-甲醛-胶乳中，甲醛与间苯二酚的体积比为1：(0.5-3)。
本发明还提供了一种石墨烯阻燃帘子布的制备方法，包括以下步骤：
a1、将切片与石墨烯高速混合，双螺杆挤出、造粒；
a2、对经步骤a1制得的石墨烯复合母粒进行纺丝，然后缓冷成型，上油，拉伸和卷绕，即制成石墨烯纳米复合纤维；
a3、将所述石墨烯纳米复合纤维制成捻线丝后捻织成石墨烯帘子布；
a4、将步骤a3织成的石墨烯帘子布浸入浸胶液中2-8h,之后干燥，拉伸定型，最后由储布架卷取即可。
步骤a1中，所述高速混合具体为：10000-20000转/分钟的转速搅拌2-8min；混合后的物料粒径为18-200目。
步骤a2中，所述缓冷成型的步骤具体采用缓冷装置，缓冷湿度80％，侧吹风1-3m/s冷却成型；所述拉伸采用对辊拉伸，对辊的转速为300-2500m/min。
步骤a2中，所述石墨烯复合母粒进行纺丝前，需经干燥处理，所述干燥的温度为100-160℃，干燥时间2-8小时，干燥后的石墨烯复合母粒含水量低于50ppm。
步骤a3中，所述干燥温度130-160℃，定型温度为190-240℃。
实施例1
本实施例提供了一种石墨烯阻燃帘子布，包括以下质量分数的各组分：偶联剂改性氧化石墨烯2％，涤纶聚酯切片80％，浸胶液17.5％。所述的浸胶液为：固含量为10％的间苯二酚-甲醛-胶乳，其中甲醛与间苯二酚的质量比为1：1。
所述石墨烯阻燃帘子布的制备方法具体操作步骤如下：
步骤一：将切片和石墨烯进行干燥，然后冷却至室温，再进行后续的高速混合步骤；高速混合的方式为10000转/分钟的转速搅拌2min，混合后物料的粒径为100目。
步骤二：将所述石墨烯-复合母粒进行干燥处理后，送入加料仓，通过螺杆挤出机进入纺丝箱进行纺丝，然后经过缓冷装置，侧吹风冷却成型、上油，经对辊一、对辊二、对辊三拉伸和最后卷绕制成石墨烯-纳米复合纤维；其中，缓冷湿度80％，侧风1-3m/s,对辊一至对辊三转速为300-2500m/min。干燥温度为100-160℃，干燥时间2-8小时，干燥后的复合母粒含水量低于50ppm。
步骤三、将该复合纤维送入直捻机制得捻线丝，最后经织造机织成石墨烯帘子布。
步骤四、将捻织出的石墨烯帘子布浸入浸胶液中6h,之后送入干燥房干燥，干燥温度130-160℃，之后拉伸定型，定型温度为190-240℃，最后由储布架卷取制得最终的石墨烯帘子布复合材料。
实施例2
本实施例提供了一种石墨烯阻燃帘子布，包括以下质量分数的各组分：高温热膨胀的还原氧化石墨烯5％，涤纶聚酯切片85％，浸胶液10％。所述的浸胶液为：固含量为10％的间苯二酚-甲醛-胶乳，其中甲醛与间苯二酚的体积比为1：2。
所述石墨烯阻燃帘子布的制备方法具体操作步骤如下：
步骤一：将切片和石墨烯进行干燥，然后冷却至室温，再进行后续的高速混合步骤；高速混合的方式为20000转/分钟的转速搅拌8min，混合后物料的粒径为50目。
步骤二：将所述石墨烯-复合母粒进行干燥处理后，送入加料仓，通过螺杆挤出机进入纺丝箱进行纺丝，然后经过缓冷装置，侧吹风冷却成型、上油，经对辊一、对辊二、对辊三拉伸和最后卷绕制成石墨烯-纳米复合纤维；其中，缓冷湿度80％，侧风1-3m/s,对辊一至对辊三转速为300-2500m/min。干燥温度为100-160℃，干燥时间2-8小时，干燥后的复合母粒含水量低于50ppm。
步骤三、将该复合纤维送入直捻机制得捻线丝，最后经织造机织成石墨烯帘子布。
步骤四、将捻织出的石墨烯帘子布浸入浸胶液中2h,之后送入干燥房干燥，干燥温度130-160℃，之后拉伸定型，定型温度为190-240℃，最后由储布架卷取制得最终的石墨烯帘子布复合材料。
实施例3
本实施例提供了一种石墨烯阻燃帘子布，包括以下质量分数的各组分：化学氧化剥离的氧化石墨烯10％，pan切片85％，浸胶液5％。所述的浸胶液为：固含量为10％的间苯二酚-甲醛-胶乳，其中甲醛与间苯二酚的体积比为1：3。
所述石墨烯阻燃帘子布的制备方法具体操作步骤如下：
步骤一：将切片和石墨烯进行干燥，然后冷却至室温，再进行后续的高速混合步骤；高速混合的方式为20000转/分钟的转速搅拌6min，混合后物料的粒径为18-200目。
步骤二：将所述石墨烯-复合母粒进行干燥处理后，送入加料仓，通过螺杆挤出机进入纺丝箱进行纺丝，然后经过缓冷装置，侧吹风冷却成型、上油，经对辊一、对辊二、对辊三拉伸和最后卷绕制成石墨烯-纳米复合纤维；其中，缓冷湿度80％，侧风1-3m/s,对辊一至对辊三转速为300-2500m/min。干燥温度为100-160℃，干燥时间2-8小时，干燥后的复合母粒含水量低于50ppm。
步骤三、将该复合纤维送入直捻机制得捻线丝，最后经织造机织成石墨烯帘子布。
步骤四、将捻织出的石墨烯帘子布浸入浸胶液中5h,之后送入干燥房干燥，干燥温度130-160℃，之后拉伸定型，定型温度为190-240℃，最后由储布架卷取制得最终的石墨烯帘子布复合材料。
实施例4
本实施例提供了一种石墨烯阻燃帘子布，包括以下质量分数的各组分：二氧化碳超临界膨胀剥离石墨烯2％，pa切片90％，浸胶液8％。所述的浸胶液为：固含量为10％的间苯二酚-甲醛-胶乳，其中甲醛与间苯二酚的体积比为1：0.5。
所述石墨烯阻燃帘子布的制备方法具体操作步骤如下：
步骤一：将切片和石墨烯进行干燥，然后冷却至室温，再进行后续的高速混合步骤；高速混合的方式为10000转/分钟的转速搅拌2min，混合后物料的粒径为18-200目。
步骤二：将所述石墨烯-复合母粒进行干燥处理后，送入加料仓，通过螺杆挤出机进入纺丝箱进行纺丝，然后经过缓冷装置，侧吹风冷却成型、上油，经对辊一、对辊二、对辊三拉伸和最后卷绕制成石墨烯-纳米复合纤维；其中，缓冷湿度80％，侧风1-3m/s,对辊一至对辊三转速为300-2500m/min。干燥温度为100-160℃，干燥时间2-8小时，干燥后的复合母粒含水量低于50ppm。
步骤三、将该复合纤维送入直捻机制得捻线丝，最后经织造机织成石墨烯帘子布。
步骤四、将捻织出的石墨烯帘子布浸入浸胶液中6h,之后送入干燥房干燥，干燥温度130-160℃，之后拉伸定型，定型温度为190-240℃，最后由储布架卷取制得最终的石墨烯帘子布复合材料。
实施例5
本实施例提供了一种石墨烯阻燃帘子布，包括以下质量分数的各组分：长链卤代烃改性的氧化石墨烯2％，pa切片90％，浸胶液8％。所述的浸胶液为：固含量为10％的间苯二酚-甲醛-胶乳，其中甲醛与间苯二酚的体积比为1：1。
所述石墨烯阻燃帘子布的制备方法与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供了一种石墨烯阻燃帘子布，包括以下质量分数的各组分：偶联剂改性氧化石墨烯2％，涤纶聚酯切片80％，浸胶液17.5％。所述的浸胶液为：固含量为10％的间苯二酚-甲醛-胶乳，其中甲醛与间苯二酚的质量比为1：2。
所述石墨烯阻燃帘子布的制备方法与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种石墨烯阻燃帘子布，其组成和制备方法与实施例1基本相同，不同之处仅在于：本对比例中采用的浸胶液为质量分数为15％的间苯二酚-甲醛-胶乳。
对比例2
本对比例提供了一种石墨烯阻燃帘子布，其组成和制备方法与实施例1基本相同，不同之处仅在于：本对比例中采用的浸胶液为质量分数为7.5％的间苯二酚-甲醛-胶乳。
性能测试
将各实施例和对比例制备的石墨烯阻燃帘子布进行性能测试，结果如表1所示。
表1
由表1的结果可知，对比例的结果明显差于实施例1，说明rfl的固含量过高或过低均会明显影响帘子布的力学性能和粘合力。实施例1的效果也好于其他实施例，说明采用偶联剂改性氧化石墨烯2％、rfl中间苯二酚与甲醛的质量比为1:1时，可获得最佳阻燃性能和力学性能。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。