一种改性锦纶纤维、制备方法及用图
【技术领域】
[0001] 本发明属于锦绝改性制备领域，具体设及一种改性锦绝纤维、制备方法及用途。
【背景技术】
[0002] 锦绝，即聚酷胺纤维，俗称尼龙(Nylon),英文名称Polyamide(简称PA),密度大约 1.15g/cm3,是分子主链上含有重复酷胺基团-N肥0-的热塑性树脂总称，包括脂肪族PA,月旨 肪-芳香族PA和芳香族PA。其中，脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具 体的碳原子数而定。
[0003] 锦绝最突出的优点是耐磨性高于其他所有纤维，比棉花耐磨性高10倍，比羊毛高 20倍，在混纺织物中稍加入一些锦绝，可大大提高其耐磨性；当拉伸至3~6%时，弹性回复 率可达100%;能经受上万次折晓而不断裂。锦绝纤维的强度比棉花高1~2倍、比羊毛高4~ 5倍，是粘胶纤维的3倍。
[0004] 但锦绝不具有保溫性能，当其用作织物如袜子、衣服时，其保溫效果不好，尤其容 易引起关节疼痛等问题。对于袜子或贴身衣物，身体皮屑容易遗留在上面，滋生细菌，引起 异味。
[0005] 因此，需要开发一种具有功能性的改性锦绝纤维。
[0006] 石墨締 (Gra地ene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度 的二维晶体，是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。将石 墨締加入锦绝等基体中，有望能够赋予锦绝新的性能，尤其是加入具有抑菌和低溫远红外 功能的生物质石墨締，锦绝有希望具有抑菌和低溫远红外功能。
[0007] 但石墨締的固体状态容易团聚，形成较大的颗粒团聚体，加入锦绝等基体中时，及 其不易分散均匀，极大地降低了锦绝等基体母粒的加工流动性，增加生产成本;另外在进行 纺丝工艺时，容易断丝，导致纺丝无法完成；即使在前纺工段完成了纺丝，在后纺拉伸时同 样存在断丝的风险;本领域技术人员虽然可W通过调整纺丝的条件来完成对运种石墨締分 散不均匀的锦绝的纺丝，但其制备得到的锦绝纤维机械强度不高，使用时容易断裂，导致无 法使用或降级使用。
[000引因此，本领域亟需提供一种具有一定机械强度的分散有石墨締的锦绝纤维，在所 述锦绝纤维中，石墨締应当实现均匀分散。
[0009] 现有技术为了能够将石墨締均匀分散，常添加分散剂，但是分散剂对于材料具有 劣化影响，如何寻找一种不需要添加分散剂的方法将石墨締均匀渗杂在锦绝基材中，充分 应用石墨締的性能（如保溫性能、低溫远红外和抑菌的性能），是本领域一个亟待解决的问 题。
【发明内容】
[0010] 针对现有技术，在不使用分散剂的情况下，无法将石墨締渗杂在锦绝材料中，获得 具有低溫远红外性能或抑菌性能的改性锦绝纤维的技术问题，本发明的目的在于提供一种 改性锦绝纤维，所述改性锦绝纤维中渗杂有石墨締。
[0011] 本发明所述"改性锦绝纤维"通过渗杂石墨締的形式获得，本领域技术人员也可W 称之为锦绝复合纤维、锦绝改性纤维、含有石墨締的锦绝纤维或含有石墨締的改性锦绝纤 维。
[0012] 本发明所述"渗杂"的意思是将石墨締 W各种本领域技术人员能够想到的形式加 入锦绝中，典型但非限制性的可W通过分散在锦绝纤维的表面，或者通过原位复合改性锦 绝的基材，或者与锦绝的纺丝母粒物理共混等。本领域技术人员也可W将"渗杂"替换为含 有、包括、分散、具有等。
[0013] 优选地，所述石墨締为生物质石墨締。
[0014] 所述生物质石墨締由生物质制备得到;优选所述生物质石墨締由生物质得到的纤 维素制备得到。
[0015] 层数多于10层，厚度在IOOnmW内碳的六元环蜂窝状片层结构，称为石墨締纳米片 层；W生物质为碳源制备的层数多于10层，厚度在IOOnmW内碳的六元环蜂窝状片层结构， 称为生物质石墨締纳米片层;层数为1~10层碳的六元环蜂窝状片层结构，称为石墨締 ；W 生物质为碳源制备的层数为1~10层碳的六元环蜂窝状片层结构，称为生物质石墨締。
[0016] 本发明所述石墨締包括石墨締纳米片层和石墨締，进一步包括生物质石墨締纳米 片层和生物质石墨締。
[0017] 本发明所述的石墨締可通过不同制备方法得到，例如机械剥离法、外延生长法、化 学气相沉淀法，石墨氧化还原法，还可W是通过对生物质资源水热碳化法，W及现有技术中 其他方法制备的石墨締。但是，无论哪种方法都很难实现大规模制备得到严格意义理论上 的石墨締，例如现有技术制备得到的石墨締中会存在某些杂质元素、碳元素的其他同素异 形体或层数非单层甚至多层的石墨締结构(例如3层、5层、10层、20层等），本发明所利用的 石墨締也包括上述非严格意义理论上的石墨締。
[0018] 优选地，所述生物质选自农林废弃物和/或植物中的任意巧巾或至少巧巾的组合。
[0019] 优选地，所述植物为针叶木或阔叶木中的任意巧巾或至少巧巾的组合。
[0020] 优选地，所述农林废弃物为玉米杆、玉米忍、高梁杆、甜菜渣、甘薦渣、慷醒渣、木糖 渣、木屑、棉杆、果壳、和芦韦中的任意1种或至少巧巾的组合。
[0021] 优选地，所述农林废弃物为玉米忍。
[0022] 除了上述对生物质的列举W外，本发明所述生物质可W是本领域技术人员能够获 知的任何一种生物质资源，本发明不再继续寶述。
[0023] 本发明所述生物质石墨締是指W生物质为碳源制备得到的石墨締，具体的W生物 质为碳源制备石墨締的过程本领域已有报道，典型但非限制性的包括CN104724699A，本发 明不再寶述。
[0024] 优选地，所述改性锦绝纤维中石墨締的渗杂量为0.2~lOwt%，优选0.3~8wt%， 进一步优选0.5~5wt %。
[00巧]示例性地，本发明所述改性锦绝纤维中石墨締的渗杂量为0.3wt%、0.6wt%、 0.9wt%、1. Iwt%、1.4wt%、1.6wt%、1.8wt%、2. Iwt%、2.4wt%、2.5wt%、2.8wt%、 3.0wt%、3.4wt%、3.6wt%、3.9wt%、4.2wt%、4.5wt%、4.9wt%、5.2wt%、5.8wt%、 6.3wt%、6.5wt%、6.6wt%、6.9wt%、7.3wt%、7.5wt%、7.9wt%、8.2wt%、8.8wt%、 9.3wt%、9.9wt%等。
[0026] 优选地，本发明所述的改性锦绝纤维的远红外检测法向发射率大于0.85,例如 0.87、0.89、0.91、0.92、0.93 等，优选大于 0.88。
[0027] 本发明提供的改性锦绝纤维具有远红外功能，使用其制作袜子或衣服，具有远红 外发射，能够保护人体关节，避免受凉；另外，添加了石墨締的改性锦绝纤维具有抗菌抑菌 效果，用其制作织物等，长期使用也不会产生异味。
[0028] 本发明的目的之二是提供一种如目的之一所述的改性锦绝纤维的一种制备方法， 包括如下步骤：
[0029] (1)粉碎空白锦绝切片，得到空白锦绝切片颗粒；
[0030] (2)将石墨締与空白锦绝切片颗粒混合，螺杆挤出，干燥后，得到含有石墨締的锦 绝母粒；
[0031] (3)将含有石墨締的锦绝母粒与空白锦绝切片混合均匀；
[0032] (4)将所得物料进行烙融纺丝，得到改性锦绝纤维。
[0033] 本发明采用物理方式分散固态石墨締与锦绝基材中，获得了均匀分散有石墨締的 改性锦绝纤维。具体地，本发明首先将空白的锦绝切片切碎，增大粗糖面，增加其附着石墨 締的比表面积和摩擦力，提高石墨締的分散性;之后将固态的石墨締分散于空白的锦绝切 片颗粒中，螺杆挤出得到石墨締复合锦绝母粒，在石墨締复合锦绝母粒中，锦绝母粒作为石 墨締的载体，将石墨締进行了初步分散;然后将负载有石墨締的锦绝母粒按配方量与空白 的锦绝切片进行物理混合，得到待纺丝的物料，在所述待纺丝的物料中，石墨締实现了均匀 分散;最后按照常规的纺丝制备锦绝纤维的工艺进行烙融纺丝即可得到均匀渗杂有石墨締 的改性锦绝纤维，解决了现有技术石墨締分散不均匀的技术问题，获得了保溫性、透气性、 低溫远红外与抗菌性表现优异的改性锦绝纤维。
[0034] 本发明通过将容易团聚的石墨締颗粒分散在空白锦绝切片颗粒中实现初步分散， 之后将得到的母粒再次与空白锦绝切片混合，获得分散均匀的待纺丝物料。
[0035] 本发明所述空白锦绝切片是指没有添加功能性颗粒石墨締的锦绝切片。
[0036] 均匀分布是指:测量值在某一范围中各处出现的机会一样。对于本申请，所述分散 均匀是指，对于任意厘米的范围内，改性锦绝纤维的石墨締的含量相差不大。
[0037] 优选地，所述空白锦绝切片颗粒的粒径。mm,例如0. lmm、0.5mm、0.9mm、l .3mm、 1.8rnni、2.2rnni、2.5rnni、2. Srnni^%^ 〇
[0038] 优选地，所述步骤（I)和步骤（3)所述的空白锦