1.本发明涉及一种抗化学腐蚀的石墨烯复合纤维及其制备方法，具体地，涉及一种石墨烯高过滤性纤维及其制备方法。
背景技术：
2.石墨烯(graphene)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，本身具有较高的力学性能和较大的比表面积，将石墨烯与其他材料相结合，可以制备出具有吸附过滤性能的材料，对水质处理具有重要意义。
3.高效纤维束过滤器是一种结构先进、性能优良的压力式纤维过滤设备，是根据流体力学原理经过多年实践研制的新型节能水净化器。高效纤维过滤器在工业上有较好的应用，能够确保循环水的质量，该过滤器的核心是具有过滤性的纤维束状物。
4.高效纤维束过滤器采用一种新型的束状软填料
‑
纤维作为滤元，其滤料直径可达几十微米甚至几微米，并具有比表面积大，过滤阻力小等优点，解决了粒状滤料的过滤精度受滤料粒径限制等问题。
5.在水过滤过程中，微小的滤料直径，极大的增加了滤料的比表面积和表面自由能，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会及滤料的吸附能力，从而提高了过滤效率和截污能力。
6.为充分发挥纤维束滤料的特长，在过滤器的滤层下端设有可改变纤维密度的活动孔板调节装置。设备运行时，水从下至上通过滤层。此时，活动孔板调节装置向上运动。纤维被加压后，滤层沿水流动方向的密度逐渐加大，相应滤层空隙直径和孔隙逐渐减小，实现了深层过滤。当滤层被污染需要清洗再生时，清洗水从上到下通过滤层。这时，活动孔板调节装置自动下降，使纤维拉开并处于放松状态，即可方便的进行清洗。
7.纤维束过滤器能有效地去除水中的悬浮物，同时对水中的细菌、病毒、大分子有机物、胶体、铁、锰等有明显的去除作用，具有过滤速度快、精度高、截污容量大、操作方便、运行可靠、不需特殊维护等优点。
技术实现要素：
8.本发明的目的是提供一种抗化学腐蚀的石墨烯复合纤维及其制备方法，在纤维中加入石墨烯等原料，经过工艺处理，提高纤维的过滤效果和力学性能，使纤维满足反复高过滤的要求。
9.为了达到上述目的，本发明提供了一种石墨烯高过滤性纤维的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例准备各原料；各原料中包含聚酯切片、增稠剂、吸附材料、离子交换树脂、石墨烯、分散剂、碳纤维粉；步骤2，聚酯切片加入到1号搅拌釜中，设置反应温度进行加热，待聚酯切片完全熔化后，保温搅拌；步骤3，在聚酯熔融体中，依次添加碳纤维粉和分散剂，搅拌均匀得到混合物a，缓慢降温；步骤4，将吸附材料、离子交换树脂和石墨烯在2号搅拌釜中，进行加热搅拌，至搅拌均匀后得到混合物b；步骤5，将混合物a和混合物b进行
混合，加热并保持温度，同时加入增稠剂，调节混合物的粘度；步骤6，将步骤5调节完粘度的混合物倒入纺丝机中进行纺丝，控制挤出温度和挤出速率，得到具有高过滤效果的纤维长丝；步骤7，将步骤6所得的纤维长丝进行拉伸、加弹、加捻加工，得到功能纤维长丝。
10.上述的石墨烯高过滤性纤维的制备方法，其中，所述的步骤1中，各原料按重量份数计包含：聚酯切片30～40份，增稠剂10～20份，吸附材料18～30份，离子交换树脂10～15份，石墨烯15～25份，分散剂3～8份，碳纤维粉3～8份。
11.上述的石墨烯高过滤性纤维的制备方法，其中，所述的增稠剂包含聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚乙烯吡络烷酮中的任意一种或多种；吸附材料包含煤质活性炭粉、椰壳活性炭、果壳活性炭中的任意一种或多种；分散剂包含聚乙烯蜡粉和/或eva粉体。
12.上述的石墨烯高过滤性纤维的制备方法，其中，所述的步骤2中，设置反应温度为270～320℃，加热时间为1～3h，待聚酯切片完全熔化后，保温搅拌。
13.上述的石墨烯高过滤性纤维的制备方法，其中，所述的步骤3中，搅拌速度为150～250r/min，至搅拌均匀得到混合物a，缓慢降温至150
‑
180℃。
14.上述的石墨烯高过滤性纤维的制备方法，其中，所述的步骤4中，在120～180℃下进行加热搅拌，搅拌速度为1800～300r/min，至搅拌均匀后得到混合物b。
15.上述的石墨烯高过滤性纤维的制备方法，其中，所述的步骤5中，将混合物a和混合物b进行混合，加热并保持温度为100
‑
150℃，同时加入增稠剂，调节混合物的粘度。
16.上述的石墨烯高过滤性纤维的制备方法，其中，所述的调节混合物的粘度，通过粘度测试仪多次测试，控制粘度范围为100
‑
1000cp。
17.上述的石墨烯高过滤性纤维的制备方法，其中，所述的步骤6中，纺丝机的挤出温度为120
‑
160℃，挤出速率为0.2
‑
2g/min。
18.本发明还提供了通过上述的方法制备的石墨烯高过滤性纤维。
19.本发明提供的石墨烯高过滤性纤维及其制备方法具有以下优点：
20.一是该纤维具有高弹性，力学性能好，经过反复挤压，仍然满足过滤要求。
21.二是该纤维性能优越，耐磨损、抗腐蚀，使用寿命长。
22.三是该纤维中石墨烯的加入，极大地增加了滤料的比表面积和表面自由能，提高了过滤效率和截污容量。
23.四是由该纤维束制备的过滤器，具有操作方便、运行可靠、不需特殊维护等特点。
具体实施方式
24.以下对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
25.本发明提供的石墨烯高过滤性纤维的制备方法，其包含：
26.步骤1，按比例准备各原料；各原料中包含聚酯切片、增稠剂、吸附材料、离子交换树脂、石墨烯、分散剂、碳纤维粉；步骤2，聚酯切片加入到1号搅拌釜中，设置反应温度进行加热，待聚酯切片完全熔化后，保温搅拌；步骤3，在聚酯熔融体中，依次添加碳纤维粉和分散剂，搅拌均匀得到混合物a，缓慢降温；步骤4，将吸附材料、离子交换树脂和石墨烯在2号搅拌釜中，进行加热搅拌，至搅拌均匀后得到混合物b；步骤5，将混合物a和混合物b进行混合，加热并保持温度，同时加入增稠剂，调节混合物的粘度；步骤6，将步骤5调节完粘度的混合物倒入纺丝机中进行纺丝，控制挤出温度和挤出速率，得到具有高过滤效果的纤维长丝；
步骤7，将步骤6所得的纤维长丝进行拉伸、加弹、加捻等加工，改变纤维结构，得到功能纤维长丝。
27.将制备好的纤维长丝，按照专业要求，裁剪加工成纤维束，装入过滤纤维器中，即可制备得到具有高过滤效果的过滤器。
28.优选地，步骤1中各原料按重量份数计包含：聚酯切片30～40份，增稠剂10～20份，吸附材料18～30份，离子交换树脂10～15份，石墨烯15～25份，分散剂3～8份，碳纤维粉3～8份。
29.增稠剂包含聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚乙烯吡络烷酮中的任意一种或多种；吸附材料包含煤质活性炭粉、椰壳活性炭、果壳活性炭中的任意一种或多种；分散剂包含聚乙烯蜡粉和/或eva(乙烯
‑
醋酸乙烯酯共聚物)粉体。
30.步骤2中，设置反应温度为270～320℃，加热时间为1～3h，待聚酯切片完全熔化后，保温搅拌。
31.步骤3中，搅拌速度为150～250r/min，至搅拌均匀得到混合物a，缓慢降温至150
‑
180℃。
32.步骤4中，在120～180℃下进行加热搅拌，搅拌速度为1800～300r/min，至搅拌均匀后得到混合物b。
33.步骤5中，将混合物a和混合物b进行混合，加热并保持温度为100
‑
150℃，同时加入增稠剂，调节混合物的粘度。
34.调节混合物的粘度，通过粘度测试仪多次反复测试，控制粘度范围为100
‑
1000cp。
35.步骤6中，纺丝机的挤出温度为120
‑
160℃，挤出速率为0.2
‑
2g/min。
36.本发明中采用的设备均为本领域内技术人员所知的现有设备。
37.本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯高过滤性纤维。
38.下面结合实施例对本发明提供的石墨烯高过滤性纤维及其制备方法做更进一步描述。
39.实施例1
40.一种石墨烯高过滤性纤维的制备方法，其包含：
41.步骤1，按比例准备各原料；各原料中包含聚酯切片、增稠剂、吸附材料、离子交换树脂、石墨烯、分散剂、碳纤维粉。
42.优选地，各原料按重量份数计包含：聚酯切片30份，增稠剂10份，吸附材料18份，离子交换树脂10份，石墨烯15份，分散剂3份，碳纤维粉3份。
43.增稠剂包含聚乙烯醇；吸附材料包含煤质活性炭粉；分散剂包含聚乙烯蜡粉和。
44.步骤2，聚酯切片加入到1号搅拌釜中，设置反应温度为270～320℃，进行加热，加热时间为1～3h，待聚酯切片完全熔化后，保温搅拌。
45.步骤3，在聚酯熔融体中，依次添加碳纤维粉和分散剂并进行搅拌，搅拌速度为150～250r/min，至搅拌均匀得到混合物a，缓慢降温至150
‑
180℃。
46.步骤4，将吸附材料、离子交换树脂和石墨烯在2号搅拌釜中，于120～180℃下进行加热搅拌，进行加热搅拌，搅拌速度为1800～300r/min，至搅拌均匀后得到混合物b。
47.步骤5，将混合物a和混合物b进行混合，加热并保持温度为100
‑
150℃，同时加入增稠剂，调节混合物的粘度，通过粘度测试仪多次测试，控制粘度范围为100
‑
1000cp。
48.步骤6，将步骤5调节完粘度的混合物倒入纺丝机中进行纺丝，控制挤出温度和挤出速率，得到具有高过滤效果的纤维长丝。
49.纺丝机的挤出温度为120
‑
160℃，挤出速率为0.2
‑
2g/min。
50.步骤7，将步骤6所得的纤维长丝进行拉伸、加弹、加捻加工，得到功能纤维长丝。
51.本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯高过滤性纤维。
52.实施例2
53.一种石墨烯高过滤性纤维的制备方法，其包含：
54.步骤1，按比例准备各原料；各原料中包含聚酯切片、增稠剂、吸附材料、离子交换树脂、石墨烯、分散剂、碳纤维粉。
55.优选地，各原料按重量份数计包含：聚酯切片32份，增稠剂12份，吸附材料20份，离子交换树脂12份，石墨烯18份，分散剂4份，碳纤维粉4份。
56.增稠剂包含羧甲基纤维素；吸附材料包含椰壳活性炭；分散剂包含聚乙烯蜡粉。
57.步骤2，聚酯切片加入到1号搅拌釜中，设置反应温度为270～320℃，进行加热，加热时间为1～3h，待聚酯切片完全熔化后，保温搅拌。
58.步骤3，在聚酯熔融体中，依次添加碳纤维粉和分散剂并进行搅拌，搅拌速度为150～250r/min，至搅拌均匀得到混合物a，缓慢降温至150
‑
180℃。
59.步骤4，将吸附材料、离子交换树脂和石墨烯在2号搅拌釜中，于120～180℃下进行加热搅拌，进行加热搅拌，搅拌速度为1800～300r/min，至搅拌均匀后得到混合物b。
60.步骤5，将混合物a和混合物b进行混合，加热并保持温度为100
‑
150℃，同时加入增稠剂，调节混合物的粘度，通过粘度测试仪多次测试，控制粘度范围为100
‑
1000cp。
61.步骤6，将步骤5调节完粘度的混合物倒入纺丝机中进行纺丝，控制挤出温度和挤出速率，得到具有高过滤效果的纤维长丝。
62.纺丝机的挤出温度为120
‑
160℃，挤出速率为0.2
‑
2g/min。
63.步骤7，将步骤6所得的纤维长丝进行拉伸、加弹、加捻加工，得到功能纤维长丝。
64.本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯高过滤性纤维。
65.实施例3
66.一种石墨烯高过滤性纤维的制备方法，其包含：
67.步骤1，按比例准备各原料；各原料中包含聚酯切片、增稠剂、吸附材料、离子交换树脂、石墨烯、分散剂、碳纤维粉。
68.优选地，各原料按重量份数计包含：聚酯切片35份，增稠剂15份，吸附材料24份，离子交换树脂13份，石墨烯20份，分散剂5份，碳纤维粉6份。
69.增稠剂包含聚乙烯吡络烷酮；吸附材料包含果壳活性炭；分散剂包含聚乙烯蜡粉和eva粉体。
70.步骤2，聚酯切片加入到1号搅拌釜中，设置反应温度为270～320℃，进行加热，加热时间为1～3h，待聚酯切片完全熔化后，保温搅拌。
71.步骤3，在聚酯熔融体中，依次添加碳纤维粉和分散剂并进行搅拌，搅拌速度为150～250r/min，至搅拌均匀得到混合物a，缓慢降温至150
‑
180℃。
72.步骤4，将吸附材料、离子交换树脂和石墨烯在2号搅拌釜中，于120～180℃下进行加热搅拌，进行加热搅拌，搅拌速度为1800～300r/min，至搅拌均匀后得到混合物b。
73.步骤5，将混合物a和混合物b进行混合，加热并保持温度为100
‑
150℃，同时加入增稠剂，调节混合物的粘度，通过粘度测试仪多次测试，控制粘度范围为100
‑
1000cp。
74.步骤6，将步骤5调节完粘度的混合物倒入纺丝机中进行纺丝，控制挤出温度和挤出速率，得到具有高过滤效果的纤维长丝。
75.纺丝机的挤出温度为120
‑
160℃，挤出速率为0.2
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2g/min。
76.步骤7，将步骤6所得的纤维长丝进行拉伸、加弹、加捻加工，得到功能纤维长丝。
77.本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯高过滤性纤维。
78.实施例4
79.一种石墨烯高过滤性纤维的制备方法，其包含：
80.步骤1，按比例准备各原料；各原料中包含聚酯切片、增稠剂、吸附材料、离子交换树脂、石墨烯、分散剂、碳纤维粉。
81.优选地，各原料按重量份数计包含：聚酯切片38份，增稠剂16份，吸附材料28份，离子交换树脂14份，石墨烯22份，分散剂6份，碳纤维粉7份。
82.增稠剂包含聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚乙烯吡络烷酮中的任意一种；吸附材料包含煤质活性炭粉、椰壳活性炭、果壳活性炭中的任意一种；分散剂包含eva粉体。
83.步骤2，聚酯切片加入到1号搅拌釜中，设置反应温度为270～320℃，进行加热，加热时间为1～3h，待聚酯切片完全熔化后，保温搅拌。
84.步骤3，在聚酯熔融体中，依次添加碳纤维粉和分散剂并进行搅拌，搅拌速度为150～250r/min，至搅拌均匀得到混合物a，缓慢降温至150
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180℃。
85.步骤4，将吸附材料、离子交换树脂和石墨烯在2号搅拌釜中，于120～180℃下进行加热搅拌，进行加热搅拌，搅拌速度为1800～300r/min，至搅拌均匀后得到混合物b。
86.步骤5，将混合物a和混合物b进行混合，加热并保持温度为100
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150℃，同时加入增稠剂，调节混合物的粘度，通过粘度测试仪多次测试，控制粘度范围为100
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1000cp。
87.步骤6，将步骤5调节完粘度的混合物倒入纺丝机中进行纺丝，控制挤出温度和挤出速率，得到具有高过滤效果的纤维长丝。
88.纺丝机的挤出温度为120
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160℃，挤出速率为0.2
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2g/min。
89.步骤7，将步骤6所得的纤维长丝进行拉伸、加弹、加捻加工，得到功能纤维长丝。
90.本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯高过滤性纤维。
91.实施例5
92.一种石墨烯高过滤性纤维的制备方法，其包含：
93.步骤1，按比例准备各原料；各原料中包含聚酯切片、增稠剂、吸附材料、离子交换树脂、石墨烯、分散剂、碳纤维粉。
94.优选地，各原料按重量份数计包含：聚酯切片40份，增稠剂20份，吸附材料30份，离子交换树脂15份，石墨烯25份，分散剂8份，碳纤维粉8份。
95.增稠剂包含聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚乙烯吡络烷酮中的任意多种；吸附材料包含煤质活性炭粉、椰壳活性炭、果壳活性炭中的任意多种；分散剂包含eva粉体。
96.步骤2，聚酯切片加入到1号搅拌釜中，设置反应温度为270～320℃，进行加热，加热时间为1～3h，待聚酯切片完全熔化后，保温搅拌。
97.步骤3，在聚酯熔融体中，依次添加碳纤维粉和分散剂并进行搅拌，搅拌速度为150
～250r/min，至搅拌均匀得到混合物a，缓慢降温至150
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180℃。
98.步骤4，将吸附材料、离子交换树脂和石墨烯在2号搅拌釜中，于120～180℃下进行加热搅拌，进行加热搅拌，搅拌速度为1800～300r/min，至搅拌均匀后得到混合物b。
99.步骤5，将混合物a和混合物b进行混合，加热并保持温度为100
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150℃，同时加入增稠剂，调节混合物的粘度，通过粘度测试仪多次测试，控制粘度范围为100
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1000cp。
100.步骤6，将步骤5调节完粘度的混合物倒入纺丝机中进行纺丝，控制挤出温度和挤出速率，得到具有高过滤效果的纤维长丝。
101.纺丝机的挤出温度为120
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160℃，挤出速率为0.2
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2g/min。
102.步骤7，将步骤6所得的纤维长丝进行拉伸、加弹、加捻加工，得到功能纤维长丝。
103.本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯高过滤性纤维。
104.本发明提供的石墨烯高过滤性纤维及其制备方法，材料主要包括：聚酯纤维原料、石墨烯、离子交换树脂粉、吸附树脂、碳纤维粉、增稠剂、分散剂等。本发明在纤维中加入石墨烯等原料，经过工艺处理，能够提高纤维的过滤效果和力学性能，使纤维满足反复高过滤的要求。并且制备方法简单、成本低廉、经济效益高，适合大规模工业化生产。
105.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。