本发明涉及化学纤维纺织材料技术领域，具体涉及一种石墨烯超仿棉纤维的制备工艺。
背景技术：
石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯自被发现以来，由于其优异的性能（光学、电学、热学、力学等方面）和良好的应用前景，被冠以“新材料之王”的头衔，得到众多研究者的青睐。
由于石墨烯具有质轻、硬度高、抗菌、防臭、远红外、吸湿快干等功能，逐渐被应用于服装功能性面料中。目前，石墨烯与纤维复合大多都是将石墨烯复合物的溶液喷射在纤维表面，形成一层石墨烯保护膜。然而，石墨烯层的吸附力及作用力弱，一般水洗一两次就会把石墨烯层洗掉；而且石墨烯为黑色，喷上石墨烯复合物溶液后的纤维颜色会变得暗淡无光。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种石墨烯超仿棉纤维的制备工艺，该制备工艺不仅方法简单，上色效率好，生产成本较低；而且经该制备工艺制备的石墨烯超仿棉纤维具有很好的色牢度和色泽，水洗后石墨烯也不会轻易脱落。
为了实现上述目的，本发明提供的一种石墨烯超仿棉纤维的制备工艺，其制备步骤依次为：
s1、石墨烯预处理：控制真空炉温度在750℃-900℃，高温烧制石墨烯；研磨过筛，备用；
s2、将经过步骤s1处理的石墨烯重量份数为0.1-2份、研磨后的聚酯纤维重量份数为60~80份共混；熔融，并充分搅拌均匀；
s3、取色母粒重量份数为1~5份熔融后与步骤s2熔体混合搅拌均匀；纺丝制得石墨烯超仿棉纤维。
石墨烯预处理将真空炉温度控制在750℃-900℃之间，确保石墨烯沈积的速度，产生高效率，稳定性高的红外线放射率。经高温烧制的石墨烯，会产生密度高比表面积，且石墨烯内含的微量元素，也具有分散臭味分子的功能，因此具有超强吸附能力，除臭率更达85%以上。
目前，石墨烯与纤维复合大多都是将石墨烯复合物的溶液喷射在纤维表面，形成一层石墨烯保护膜。然而，石墨烯层与层间的吸附力及作用力弱，一般水洗一两次就会把石墨烯层洗掉；而且石墨烯为黑色，喷上石墨烯复合物溶液后的纤维颜色会变得暗淡无光。
经石墨烯预处理后的石墨烯表面裸露的σ键在熔融过程中与聚酯纤维结合，形成稳定的结构，使得复合后的石墨烯超仿棉纤维不会因为水洗而轻易脱落。由于本发明采用将色母粒与石墨烯聚酯纤维熔融后纺丝制得石墨烯超仿棉纤维，制得的纤维染色性能更佳，比普通染色纤维色彩更佳鲜艳，色牢度高。
优选的，所述步骤1的筛为100-300目的高密度振动筛。
优选的，所述的熔融温度恒定在285℃。整个熔融、搅拌过程中的温度严格控制在285℃，有利于制备得到的纤维保持更好的可纺性和更高的产品质量。
进一步的，所述的步骤s3中色母粒按重量份数计，由载体60份，色粉8份，分散剂15份，热稳定剂4份，抗菌剂4份，抗氧化剂4份，添加剂5份构成。本发明采用的色母粒中加入了抗菌剂、抗氧化剂和添加剂，可以进一步强化色母粒抗老化性能，提高色母粒的抗菌性能，达到抗菌、抑菌的作用。
更进一步的，所述的载体为聚烯烃、聚对苯二甲酸脂或聚酰胺树脂。与现有色母粒相比，采用聚烯烃、聚对苯二甲酸脂或聚酰胺树脂载体，使载体与分散剂、热稳定剂产生协同效应，确保材料在加工过程中和在户外长期使用中都能保证稳定性，材料的力学性能更佳，使用色母粒着色达到均匀分散的效果。
优选的，所述的分散剂为聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯蜡、乙撑双硬酯酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的任意两种。使用多种分散剂的复配，使各种分散剂和载体结合使用，产生协同效果，提高了色母粒的分散性、着色力、遮盖力，而且具有耐候性、耐酸性、耐热性和耐寒性的性能和保持颜料的化学稳定性。
优选的，所述的热稳定剂为环氧甘油酯、环氧脂肪酯、硬脂酸钙或硬脂酸锌；所述的抗菌剂为壳聚糖、羧甲基壳聚糖、纳米锌或纳米银；所述的抗氧化剂为茶多酚、植酸、生育酚、黄酮类物质中的一种或几种。使用天然的抗菌剂和天然抗氧化剂，使色母粒在使用过程中更环保、更健康。
本发明的有益效果：
（1）本发明的制备工艺不仅方法简单，上色效率好，生产成本较低；而且经该制备工艺制备的石墨烯超仿棉纤维比普通染色纤维色彩更佳鲜艳，色牢度更高高；较之现有技术制备的石墨烯复合纤维具有水洗后石墨烯不会轻易脱落的优点。
（2）本发明采用的色母粒使载体与混合分散剂、热稳定剂产生协同效应，确保材料在加工过程中和在户外长期使用中都能保证稳定性，材料的力学性能更佳，使用色母粒着色达到均匀分散的效果，制备得到的纤维纺丝性能提高，热稳定性好。
（3）由于色母粒中加入了抗菌剂、抗氧化剂和添加剂，可以进一步强化色母粒抗老化性能，提高色母粒的抗菌性能，达到抗菌、抑菌的作用。使用多种分散剂的复配，使各种分散剂和载体结合使用，产生协同效果，提高了色母粒的性能，使制备得到的纤维性能提高。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
实施例1
一种石墨烯超仿棉纤维的制备工艺，其制备步骤依次为：
s1、石墨烯预处理：控制真空炉温度在750℃，高温烧制石墨烯；研磨过100目高密度振动筛，备用；
s2、将经过步骤s1处理的石墨烯重量份数0.1份、研磨后的聚酯纤维重量份数为60份共混；熔融，并充分搅拌均匀；
s3、取色母粒重量份数为1份熔融后与步骤s2熔体混合搅拌均匀；纺丝制得石墨烯超仿棉纤维。
所述的色母粒按重量份数计，由聚烯烃60份，色粉8份，分散剂15份，热稳定剂4份，抗菌剂4份，抗氧化剂4份，添加剂5份构成；
所述色母粒中分散剂为聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯蜡、乙撑双硬酯酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的任意两种；
所述色母粒中热稳定剂为环氧甘油酯、环氧脂肪酯、硬脂酸钙或硬脂酸锌；
所述色母粒中抗菌剂为壳聚糖、羧甲基壳聚糖、纳米锌或纳米银；
所述色母粒中抗氧化剂为茶多酚、植酸、生育酚、黄酮类物质中的一种或几种。
实施例2
一种石墨烯超仿棉纤维的制备工艺，其制备步骤依次为：
s1、石墨烯预处理：控制真空炉温度在820℃，高温烧制石墨烯；研磨过200目高密度振动筛，备用；
s2、将经过步骤s1处理的石墨烯重量份数1份、研磨后的聚酯纤维重量份数为70份共混；熔融，并充分搅拌均匀；
s3、取色母粒重量份数为3份熔融后与步骤s2熔体混合搅拌均匀；纺丝制得石墨烯超仿棉纤维。
所述的色母粒按重量份数计，由聚对苯二甲酸脂60份，色粉8份，分散剂15份，热稳定剂4份，抗菌剂4份，抗氧化剂4份，添加剂5份构成；
所述色母粒中分散剂为聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯蜡、乙撑双硬酯酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的任意两种；
所述色母粒中热稳定剂为环氧甘油酯、环氧脂肪酯、硬脂酸钙或硬脂酸锌；
所述色母粒中抗菌剂为壳聚糖、羧甲基壳聚糖、纳米锌或纳米银；
所述色母粒中抗氧化剂为茶多酚、植酸、生育酚、黄酮类物质中的一种或几种。
实施例3
一种石墨烯超仿棉纤维的制备工艺，其制备步骤依次为：
s1、石墨烯预处理：控制真空炉温度在900℃，高温烧制石墨烯；研磨过300目高密度振动筛，备用；
s2、将经过步骤s1处理的石墨烯重量份数2份、研磨后的聚酯纤维重量份数为80份共混；熔融，并充分搅拌均匀；
s3、取色母粒重量份数为5份熔融后与步骤s2熔体混合搅拌均匀；纺丝制得石墨烯超仿棉纤维。
所述的色母粒按重量份数计，由聚酰胺树脂60份，色粉8份，分散剂15份，热稳定剂4份，抗菌剂4份，抗氧化剂4份，添加剂5份构成；
所述色母粒中分散剂为聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯蜡、乙撑双硬酯酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的任意两种；
所述色母粒中热稳定剂为环氧甘油酯、环氧脂肪酯、硬脂酸钙或硬脂酸锌；
所述色母粒中抗菌剂为壳聚糖、羧甲基壳聚糖、纳米锌或纳米银；
所述色母粒中抗氧化剂为茶多酚、植酸、生育酚、黄酮类物质中的一种或几种。
为验证本发明制备的石墨烯超仿棉纤维是否达到预期的发明效果，对本发明制备的石墨烯超仿棉纤维进行性能试验分析；对照组1配比与实施例3相同，制备方法除了石墨烯与纤维的复合方式外其他均相同，对照组的复合方式则采用相同份数经预处理的石墨烯制成石墨烯溶液喷射在纤维表面；对照组2除了石墨烯没有经预处理外，其他制备步骤均与实施例3相同。结果如下表所示：
从上表可以看出，与普通聚酯纤维拉伸强度为4.3cn/dtex，拉伸强度变异系数为4.45％，拉伸伸长率24.6％相比，本发明制备的纤维具有更好的纺丝性能、稳定性好、色牢度高，且染色性能更佳，制得的纤维比普通染色纤维色彩更加鲜艳。同时还具备抗菌性能，达到抗菌、抑菌的作用。经本发明制备工艺制备的石墨烯超仿棉纤维比现有技术制备的石墨烯复合纤维具有水洗后石墨烯不会轻易脱落的优点。