本发明属于差别化纤维技术领域，具体涉及一种海岛纤维的制备方法。
背景技术：
海岛纤维，又称基质原纤型纤维，是将两种热力学非相容性高聚物按一定比例进行共混纺丝或复合纺丝，制得的具有海、岛(连续相为海，分散相为岛)结构的双组分纤维。在碱液或有机溶剂中将岛组分溶去可以获得海组分的中空、微孔纤维,将海组分溶去可以获得岛组分的超细纤维。海岛纤维分为海岛长丝和海岛短纤两种、功能性和舒适性兼具，是当代纺织业高新技术的汇集点，目前正处于蓬勃发展时期。
随着人们对纺织品的要求越来越高，近年来海岛丝的需求量也不断增加，尤其是海岛纤维制成的面料带来的良好的手感和舒适度，越来越多的被消费者所喜爱。但是由于海岛纤维属于超细纤维，超细纤维有个不可避免的问题就是机械性能差，消费者使用时纤维容易断裂，最终造成的表观现象是面料极易起毛起球，降低面料的品质。
技术实现要素：
解决的技术问题：本发明的目的是为了克服现有技术的不足，通过将石墨烯和纳米功能粒子与第一岛组份预分散后制得纳米功能母粒，再与第二岛组分、海组份一起进行共混熔融纺丝，制成具有特殊功能的高性能海岛纤维。
技术方案：一种海岛纤维的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，功能母粒的制备：将纳米功能粒子、石墨烯材料和第一岛组分混合后通过双螺杆机进行熔融共混，制得功能母粒；
步骤2，海岛纤维的制备：将功能母粒与第二岛组份、海组份混合后通过双螺杆机进行熔融共混纺丝，得到海岛纤维；
步骤3，海岛纤维的后整理：将纺丝得到的海岛纤维进行冷却、烘干、牵伸、烘干、网络、上油、卷绕的工序后得到成品纤维；
所述第一岛组份和第二岛组分均选自PET、PET衍生物、PA或PA衍生物；
所述海组份选自水溶性聚酯、聚乙烯醇、聚丙烯或聚丙烯衍生物。
进一步地，所述纳米功能粒子为矿石粉和/或金属粉。
具体包括纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米高岭土、纳米氧化锆、竹炭粉、咖啡炭、负离子分、纳米氧化铝、纳米氧化硅、纳米磷酸锆银、金属银粉、金属铜粉以及耐高温性纳米微胶囊等。
进一步地，所述纳米功能粒子的粒径为20-100nm，优选20-50nm。
进一步地，所述石墨烯材料选自常规石墨烯、氧化石墨烯或石墨烯衍生物。
进一步地，所述石墨烯材料的平均厚度小于100nm，优选20-50nm。
进一步地，步骤1中所述石墨烯、纳米功能粒子和第一岛组分的质量比1-2:5-8:10。
进一步地，步骤1中还可以加入相容剂，相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐或乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐。
进一步地，石墨烯、相容剂、纳米功能粒子和岛组份的质量比为1-2:1-2:5-8:10。
进一步地，步骤2中所述功能母粒、海组分和第二岛组分的质量比为1:1:3。
有益效果：本发明通过将石墨烯和纳米功能粒子与第一岛组份预分散后制得纳米功能母粒，再与第二岛组分、海组份一起进行共混熔融纺丝，制成具有特殊功能的高性能海岛纤维。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
本发明提供一种高性能海岛纤维的制备方法，通过将石墨烯和纳米功能粒子与第一岛组份预分散后制得纳米功能母粒，再与第二岛组份均匀混合后与海组份一起进行共混熔融纺丝，制成具有特殊功能效果的海岛纤维。
纳米功能粒子，如纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米高岭土、纳米氧化锆、竹炭粉、咖啡炭、负离子粉、纳米氧化铝、纳米氧化硅、纳米磷酸锆银、金属银粉、金属铜粉以及耐高温性纳米微胶囊等，与石墨烯材料(包括常规石墨烯和氧化石墨烯)和相容剂混合后与对苯二甲酸乙二醇脂(PET)及其衍生物或聚酰胺(PA)及其衍生物进行熔融共混，制得功能母粒。相容剂是一类能够降低极性高分子和非极性高分子之间的相容性的物质，分子结构中通常含有极性基团和非极性基团。通过加入相容剂可以有效地降低石墨烯(非极性)与基础母粒(极性)之间界面张力，提升石墨烯在基础母粒中的分散效果。以对苯二甲酸乙二醇脂(PET)及其衍射物或聚酰胺(PA)及其衍生物作为岛组份、水溶性聚酯、聚乙烯醇和聚丙烯等作为海组份，将功能母粒与岛组份均匀混合后与海组份在双螺杆机中进行共混熔融纺丝，经过冷却、牵伸、烘干、上油、网络、卷绕等工序，最终制得具有特殊功能的海岛纤维。
本发明将纳米功能粒子加入到海岛纤维中，使纤维本身具有一些特殊的功能，如抗菌、防螨、防霉、蓄热保暖、凉感等效果，也可是纤维具有远红外、释放负离子等功效。但是海岛纤维本身相对较细(＜0.05D)，纤维本身机械性能较差，导致面料成品的机械性能和起毛起球性能较差，而纳米功能粒子的加入势必更加影响纤维的机械性能。因此本发明在加入纳米功能粒子的同时也加入适量的石墨烯，石墨烯的加入可改善海岛纤维的机械性能，原因在于石墨烯的片层网状结构可与岛组份中的物质形成复合材料的结构，从而提升海岛纤维机械性能。海岛纤维经过开纤后属于超细纤维，石墨烯材料需足够薄才能提升纤维强力，但是石墨烯平均厚度越薄，就会更加容易聚集，难以分散均匀，本发明发现优选石墨烯平均厚度为20～50nm，与纳米功能粒子粒径相近，经过相容剂的作用，有较好的协同作用，纤维有最好的机械性能。
实施例1
1、功能母粒的制备
首先将PET母粒(第一岛组分)在120℃的条件下烘干5h，保证母粒的含水率在0.4％以下；同时将纳米负离子粉和石墨烯在80℃的条件烘干2h，去除结晶水。后将石墨烯(平均厚度为50nm)、相容剂聚乙烯接枝马来酸酐、负离子粉(粒径为20nm)和PET母粒按照质量比为1:1:5:10的比例通过双螺杆挤出机混合挤出，经冷却、造粒后得到负离子功能母粒。
2、海岛纤维的制备
将PET母粒和水溶性聚酯在120℃的条件下烘干5h，保证母粒的含水率在0.4％以下；然后将功能母粒、PET母粒(第二岛组分)和水溶性聚酯(海组分)按照质量比为1:1:3的比例在双螺杆机上进行熔融共混纺丝。
3、海岛纤维的后整理
将纺丝得到的海岛纤维进行冷却、烘干、牵伸、烘干、网络、上油、卷绕等工序后最终得到成品纤维。
经检测，该实施例所制备的海岛纤维的纤度为8.5dtex，强度为4.1cN/dtex
实施例2
1、功能母粒的制备
首先将PET母粒(第一岛组分)在120℃的条件下烘干5h，保证母粒的含水率在0.4％以下；同时将纳米二氧化钛和石墨烯在80℃的条件烘干2h，去除结晶水。后将石墨烯(平均厚度为20nm)、相容剂聚乙烯接枝马来酸酐、二氧化钛(粒径为20nm)和PET母粒按照质量比为2:2:6:10的比例通过双螺杆挤出机混合挤出，经冷却、造粒后得到负离子功能母粒。
2、海岛纤维的制备
将PET母粒和水溶性聚酯在120℃的条件下烘干5h，保证母粒的含水率在0.4％以下；然后将功能母粒、PET母粒(第二岛组分)和水溶性聚酯(海组分)按照质量比为1:1:3的比例在双螺杆机上进行熔融共混纺丝。
3、海岛纤维的后整理
将纺丝得到的海岛纤维进行冷却、烘干、牵伸、烘干、网络、上油、卷绕等工序后最终得到成品纤维。
经检测，该实施例所制备的海岛纤维的纤度为8.6dtex，强度为4.0cN/dtex
实施例3
1、功能母粒的制备
首先将PET母粒(第一岛组分)在120℃的条件下烘干5h，保证母粒的含水率在0.4％以下；同时将纳米咖啡炭和石墨烯在80℃的条件烘干2h，去除结晶水。后将石墨烯(平均厚度为30nm)、相容剂乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、咖啡炭(粒径为20nm)和PET母粒按照质量比为1:1:8:50的比例通过双螺杆挤出机混合挤出，经冷却、造粒后得到负离子功能母粒。
2、海岛纤维的制备：
将PET母粒和水溶性聚酯在120℃的条件下烘干5h，保证母粒的含水率在0.4％以下；然后将功能母粒、PET母粒(第二岛组分)和水溶性聚酯(海组分)按照质量比为1:1:3的比例在双螺杆机上进行熔融共混纺丝。
3、海岛纤维的后整理
将纺丝得到的海岛纤维进行冷却、烘干、牵伸、烘干、网络、上油、卷绕等工序后最终得到成品纤维。
经检测，该实施例所制备的海岛纤维的纤度为8.3dtex，强度为4.2cN/dtex
对照例1
与实施例1的区别在于不加入相容剂。
对照例2
与实施例1的区别在于石墨烯平均厚度大于100nm。
纤维的断裂强度、断裂伸长和变异系数测试依据“GB/T 14337-2008化学纤维短纤维拉伸性能试验方法”执行。
表1物理性能对比
从上表的测试结果可以看出：相容剂的加入可提升纤维的断裂强度，原因是相容剂的特性可降低石墨烯大分子和聚酯纤维大分子之间的表面张力，提升二者之间的亲和性，另外石墨烯与功能粒子大小相近，相容剂也可让两者较易分散，从而提升石墨烯与功能母粒在聚酯纤维中的分散性，进一步提升纤维的各项机械性能。而平均厚度较大的石墨烯由于其尺寸较大，在聚酯纤维中形成断面，亲和力降低，较小的功能母粒会围绕厚度大的石墨烯粒子发生聚集，纤维机械性能也会受到影响。