一种石墨烯/亚麻复合纤维的制备方法与流程

文档序号:11843421阅读:372来源:国知局

本发明属于纺织技术领域,具体涉及一种石墨烯/亚麻复合纤维的制备方法。



背景技术:

导电纤维一直是功能性纤维的研究热点,一般是指电阻率小于108Ω·cm的纤维,具有导电、电热和防电磁辐射等功能,通常集中应用于特殊场合中使用的抗静电服或防电磁辐射服装等领域。

导电纤维制造的主要方法包括,一种为常规纤维表面涂覆导电成分,另一种为导电材料与纤维原料混合,通过纺丝工艺制成导电纤维。纤维表面涂覆导电层法是将含有金属、碳黑或金属化合物的导电材料,涂覆于纤维表面制成导电纤维,也可将聚苯胺等导电高聚物通过原位聚合法吸附于纤维表面获得导电纤维,上述方法制备的纤维导电性能突出,但耐水洗性及耐久性不够理想。共混纺丝将导电粒子(主要为碳黑或金属化合物)与非导电成分的主体聚合物进行共混,通过熔融或湿法纺丝工艺制备复合导电纤维,在纺丝过程中,导电粒子极易产生团聚,影响复合纤维的导电效果。

石墨烯是一种由碳原子构成的单层蜂窝状结构的新材料,是其他维度碳材料的构造基础。石墨烯具有很多独特的性质,如高电子迁移率、高导热系数、良好的弹性和刚度等。因此,将石墨烯组装为宏观的功能结构如纤维等,是实现石墨烯实际应用的重要途径。

目前,将石墨烯纤维与亚麻纤维复合,制备导电复合纤维的研究仍鲜有报道。



技术实现要素:

本发明针对背景技术中存在的问题而提供一种石墨烯/亚麻复合纤维的制备方法。

实现本发明目的采用的优选技术方案为:一种石墨烯/亚麻复合纤维的制备方法,包括以下制备步骤:

1)复合酶精炼剂的制备:将果胶酶、葡聚糖酶、纤维素酶、淀粉酶和螯合剂EDTA混匀,即制得复合酶精炼剂;

2)亚麻纤维的预处理:将亚麻纤维浸入到55~65℃的浓度为10~20g/L的壳聚糖水溶液中浸泡1~3小时后脱干;

3)精炼:将步骤2)制得的亚麻纤维浸入步骤1)制得的复合酶精炼剂中浸泡2~6小时后,洗涤、脱水烘干,制得改性亚麻纤维,所述亚麻纤维与复合酶精炼剂的质量体积比为1g:10~50mL;

4)将步骤3)制得的改性亚麻纤维与石墨烯纤维混匀,所述的改性亚麻纤维与石墨烯纤维的质量比为100:(1~10)。

优选的,步骤1)中所述的复合酶精炼剂,按质量分数计,果胶酶50%~60%、葡聚糖酶5%~15%、纤维素酶5%~25%、淀粉酶5%~15%和螯合剂EDTA 5%~10%。

更优选的,步骤4)中所述的石墨烯纤维由如下步骤制得:

1)将氧化石墨烯加入去离子水中,超声分散0.5~2小时后,得到分散均匀的氧化石墨烯水溶液;

2)将分散均匀的氧化石墨烯水溶液与氯乙酸混合,然后在搅拌速度为50~200转/分钟条件下,将混合溶液加热到60~80℃,保持其反应0.5~3小时,冷却至室温,用滤膜过滤,干燥后得到羧基化氧化石墨烯;

3)将羧基化氧化石墨烯超声分散于N,N-二甲基甲酰中得到纺丝原液,最后通过湿法纺丝制得石墨烯纤维。

其中,步骤1)中所述的氧化石墨烯和去离子水的质量体积比为1mg:(1~3mL)。步骤2)中所述氯乙酸与氧化石墨烯的质量比为50:1。

步骤3)中其中羧基化氧化石墨烯与N,N-二甲基甲酰的质量体积比为1:(50~100mL)。

本发明技术方案的优点在于:

1)本发明通过与石墨烯纤维混合,不但可以提高亚麻纤维的混纺纱线的强度和韧性,而且使得混合纤维的电阻率达10~103Ω·m,而常规纤维的电阻率约1014Ω·m,提高了十多个数量级。

2)本发明的混合纤维中优选了石墨烯纤维,使得最终生产出来的织品能够兼具麻的滑爽、抗菌卫生等特性。

3)本发明的麻纤维经生物酶改性处理后,还可提高纱线的染色效果,本发明选用的复合酶精炼剂使得杂质果胶和木质素去除效果非常好,而螯合剂的增加,进一步增强了复合酶的除杂效果。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

1)复合酶精炼剂的制备:将果胶酶50%、葡聚糖酶15%、纤维素酶25%、淀粉酶5%和螯合剂EDTA 5%复配混匀;

2)亚麻纤维的预处理:将亚麻纤维浸入到55℃的浓度为20g/L的壳聚糖水溶液中浸泡3小时后脱干;

3)精炼:取10g步骤2)制得的亚麻纤维浸入100mL步骤1)制得的复合酶精炼剂中浸泡2小时后,洗涤、脱水烘干,制得改性亚麻纤维;

4)取10g步骤3)制得的改性亚麻纤维与0.1g石墨烯纤维混匀。

实施例2

1)复合酶精炼剂的制备:将果胶酶60%、葡聚糖酶5%、纤维素酶15%、淀粉酶10%和螯合剂EDTA 10%复配混匀;

2)亚麻纤维的预处理:将亚麻纤维浸入到60℃的浓度为10g/L的壳聚糖水溶液中浸泡1小时后脱干;

3)精炼:取10g步骤2)制得的亚麻纤维浸入300mL步骤1)制得的复合酶精炼剂中浸泡2小时后,洗涤、脱水烘干,制得改性亚麻纤维;

4)取10g步骤3)制得的改性亚麻纤维与0.5g石墨烯纤维混匀。

实施例3

1)复合酶精炼剂的制备:将果胶酶55%、葡聚糖酶15%、纤维素酶5%、淀粉酶15%和螯合剂EDTA 10%复配混匀;

2)亚麻纤维的预处理:将亚麻纤维浸入到65℃的浓度为20g/L的壳聚糖水溶液中浸泡3小时后脱干;

3)精炼:取10g步骤2)制得的亚麻纤维浸入500mL步骤1)制得的复合酶精炼剂中浸泡1小时后,洗涤、脱水烘干,制得改性亚麻纤维;

4)取10g步骤3)制得的改性亚麻纤维与1g石墨烯纤维混匀。

实施例4

实施例1~3中的石墨烯纤维可通过如下步骤制得。

1)将100mg氧化石墨烯加入100mL去离子水中,超声分散0.5小时后,得到分散均匀的氧化石墨烯水溶液;

2)往分散均匀的氧化石墨烯水溶液中加入5g氯乙酸混合,然后在搅拌速度为50转/分钟条件下,将混合溶液加热到80℃,保持其反应0.5小时,冷却至室温,用滤膜过滤,干燥后得到羧基化氧化石墨烯;

3)取100mg羧基化氧化石墨烯超声分散于50mL N,N-二甲基甲酰中得到纺丝原液,最后通过湿法纺丝制得石墨烯纤维。

实施例5

实施例1~3中的石墨烯纤维也可通过如下步骤制得。

1)将100mg氧化石墨烯加入200mL去离子水中,超声分散1小时后,得到分散均匀的氧化石墨烯水溶液;

2)往分散均匀的氧化石墨烯水溶液中加入5g氯乙酸混合,然后在搅拌速度为100转/分钟条件下,将混合溶液加热到60℃,保持其反应3小时,冷却至室温,用滤膜过滤,干燥后得到羧基化氧化石墨烯;

3)取100mg羧基化氧化石墨烯超声分散于80mL N,N-二甲基甲酰中得到纺丝原液,最后通过湿法纺丝制得石墨烯纤维。

实施例6

实施例1~3中的石墨烯纤维还可通过如下步骤制得。

1)将100mg氧化石墨烯加入300mL去离子水中,超声分散2小时后,得到分散均匀的氧化石墨烯水溶液;

2)往分散均匀的氧化石墨烯水溶液中加入5g氯乙酸混合,然后在搅拌速度为200转/分钟条件下,将混合溶液加热到70℃,保持其反应2小时,冷却至室温,用滤膜过滤,干燥后得到羧基化氧化石墨烯;

3)取100mg羧基化氧化石墨烯超声分散于100mL N,N-二甲基甲酰中得到纺丝原液,最后通过湿法纺丝制得石墨烯纤维。

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