一種石墨烯纖維增強(qiáng)麻棉多功能纖維的混紡紗線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石墨烯纖維增強(qiáng)麻棉多功能纖維的混紡紗線，包括以下步驟制得：1）將大麻纖維置于果膠酶溶液中常溫浸泡；繼續(xù)浸入到殼聚糖水溶液中浸泡，脫水烘干；2）將大麻纖維與竹纖維、羊毛纖維和棉纖維置于丙酮中浸泡，同時(shí)進(jìn)行超聲震蕩處理，洗滌后脫水烘干，制得麻棉多功能纖維；3）將麻棉多功能纖維與石墨烯纖維混勻并捻成混合紗線。本發(fā)明通過加入石墨烯纖維混紡，提高了麻棉多功能纖維混紡紗線的強(qiáng)度和韌性，混紡紗線的電阻率約10～103Ω·m，大麻纖維通過較為溫和的生物酶處理后，既起到脫膠的作用，同時(shí)又避免了化學(xué)品的浸解脫膠，較好的保留了大麻纖維中所含有的天然酚類物質(zhì)及其衍生物，起到有效天然抗菌的作用。
【專利說明】
一種石墨烯纖維増強(qiáng)麻棉多功能纖維的混紡紗線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于紡織技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯纖維增強(qiáng)麻棉多功能纖維的混紡紗線。
【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)電纖維一直是功能性纖維的研究熱點(diǎn)，一般是指電阻率小于108Ω.cm的纖維，具有導(dǎo)電、電熱和防電磁輻射等功能，通常集中應(yīng)用于特殊場合中使用的抗靜電服或防電磁輻射服裝等領(lǐng)域。
[0003]導(dǎo)電纖維制造的主要方法包括，一種為常規(guī)纖維表面涂覆導(dǎo)電成分，另一種為導(dǎo)電材料與纖維原料混合，通過紡絲工藝制成導(dǎo)電纖維。纖維表面涂覆導(dǎo)電層法是將含有金屬、碳黑或金屬化合物的導(dǎo)電材料，涂覆于纖維表面制成導(dǎo)電纖維，也可將聚苯胺等導(dǎo)電高聚物通過原位聚合法吸附于纖維表面獲得導(dǎo)電纖維，上述方法制備的纖維導(dǎo)電性能突出，但耐水洗性及耐久性不夠理想。共混紡絲將導(dǎo)電粒子(主要為碳黑或金屬化合物)與非導(dǎo)電成分的主體聚合物進(jìn)行共混，通過熔融或濕法紡絲工藝制備復(fù)合導(dǎo)電纖維，在紡絲過程中，導(dǎo)電粒子極易產(chǎn)生團(tuán)聚，影響復(fù)合纖維的導(dǎo)電效果。
[0004]石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層蜂窩狀結(jié)構(gòu)的新材料，是其他維度碳材料的構(gòu)造基礎(chǔ)。石墨稀具有很多獨(dú)特的性質(zhì)，如尚電子遷移率、尚導(dǎo)熱系數(shù)、良好的彈性和剛度等。因此，將石墨烯組裝為宏觀的功能結(jié)構(gòu)如纖維等，是實(shí)現(xiàn)石墨烯實(shí)際應(yīng)用的重要途徑。
[0005]目前，將石墨烯纖維與紡織纖維復(fù)合，制備導(dǎo)電復(fù)合纖維的研究仍鮮有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對【背景技術(shù)】中存在的問題而提供一種石墨烯纖維增強(qiáng)麻棉多功能纖維的混紡紗線。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的優(yōu)選技術(shù)方案為:一種石墨烯纖維增強(qiáng)麻棉多功能纖維的混紡紗線，所述的混紡紗線由麻棉多功能纖維和石墨烯纖維混紡而成，所述的混紡紗線包括以下制備步驟:
1)將大麻纖維置于果膠酶溶液中常溫浸泡;然后將處理后的大麻纖維繼續(xù)浸入到殼聚糖水溶液中浸泡，脫水、烘干；
2)將步驟I)中制得的大麻纖維與竹纖維、羊毛纖維和棉纖維置于丙酮中浸泡，同時(shí)進(jìn)行超聲震蕩處理，洗滌后脫水烘干，制得麻棉多功能纖維；
3)將步驟2)制得的麻棉多功能纖維與石墨烯纖維混勻并捻成混合紗線，其中，所述的麻棉多功能纖維與石墨稀纖維的質(zhì)量比為100: (I?10)。
[0008]優(yōu)選的，步驟I)中所述的果膠酶溶液的濃度為10?50g/L，優(yōu)選20?40g/L，最優(yōu)選30g/L，浸泡時(shí)間為15?30分鐘，優(yōu)選18?25分鐘，最優(yōu)選20分鐘;所述的殼聚糖水溶液濃度為10?20g/L，優(yōu)選12?18g/L，最優(yōu)選15g/L，浸泡時(shí)間為I?3小時(shí)。
[0009]步驟2)中的浸泡時(shí)間為2?6小時(shí)，所述大麻纖維、竹纖維、羊毛纖維與棉纖維的質(zhì)量比為(3?5):( I?3):1:(5?10)。
[0010]步驟3)中所述的石墨烯纖維由如下步驟制得:I)將氧化石墨烯加入去離子水中，氧化石墨烯和去離子水的質(zhì)量體積比為Img: (I?3mL)，超聲分散0.5?2小時(shí)后，得到分散均勻的氧化石墨烯水溶液;2)將分散均勻的氧化石墨烯水溶液與氯乙酸混合，所述氯乙酸與氧化石墨烯的質(zhì)量比為50:1，然后在攪拌速度為50?200轉(zhuǎn)/分鐘條件下，將混合溶液加熱到60?80°C，保持其反應(yīng)0.5?3小時(shí)，冷卻至室溫，用濾膜過濾，干燥后得到羧基化氧化石墨烯;3)將羧基化氧化石墨烯超聲分散于N，N- 二甲基甲酰中得到紡絲原液，最后通過濕法紡絲制得石墨烯纖維，其中羧基化氧化石墨烯與N，N- 二甲基甲酰的質(zhì)量體積比為I: (50?10mL)ο
[0011 ]優(yōu)選的，步驟2)中的羊毛纖維經(jīng)過抗菌處理，處理步驟為:將羊毛纖維置于清洗容器中，加入丙酮攪拌后晾干;將晾干后的羊毛纖維置于燒杯中，加入抗菌功能母液，避光條件下浸泡3?12小時(shí);將抗菌處理后的羊毛纖維置于洗滌容器中，加入去離子水，攪拌洗滌10?20分鐘后晾干、備用。
[0012]本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于:
I)本發(fā)明通過加入石墨烯纖維混紡，提高了麻棉多功能纖維的混紡紗線的強(qiáng)度和韌性，使得混紡紗線的電阻率約10?13 Ω.m，而常規(guī)混紡紗線的電阻率約1014Ω.m。
[0013]2)本發(fā)明的混紡紗線中優(yōu)選了竹纖維、羊毛纖維等功能纖維，改善了紗線的內(nèi)在性能，使得最終生產(chǎn)出來的織品能夠兼具棉的柔軟細(xì)膩、麻的滑爽、吸濕排汗、抗菌衛(wèi)生等特性。
[0014]3)本發(fā)明的大麻纖維通過較為溫和的生物酶處理后，既起到大麻纖維脫膠的作用，同時(shí)又避免了強(qiáng)烈的、危險(xiǎn)的化學(xué)品的浸解脫膠，較好的保留了大麻纖維中所含有的天然的酚類物質(zhì)及其衍生物，起到有效天然抗菌的作用。另外，大麻纖維、棉纖維經(jīng)生物酶復(fù)合改性處理后，還可提高紗線的染色效果。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0016]實(shí)施例1
1)將大麻纖維置于濃度為10g/L果膠酶溶液中常溫浸泡30分鐘;然后將處理后的大麻纖維繼續(xù)浸入到濃度為20g/L殼聚糖水溶液中浸泡I小時(shí)，脫水、烘干；
2)將大麻纖維、竹纖維、羊毛纖維、棉纖維按質(zhì)量比3:1:1:5置于丙酮中浸泡2小時(shí)，同時(shí)進(jìn)行超聲震蕩處理I小時(shí)，洗滌后脫水烘干，制得棉麻多功能纖維；
3)將制得的棉麻多功能纖維與石墨烯纖維按質(zhì)量比100:1混勻并捻成混合紗線。
[0017]實(shí)施例2
1)將大麻纖維置于濃度為50g/L果膠酶溶液中常溫浸泡15分鐘;然后將處理后的大麻纖維繼續(xù)浸入到濃度為I Og/L殼聚糖水溶液中浸泡3小時(shí)，脫水、烘干；
2)將大麻纖維、竹纖維、羊毛纖維、棉纖維按質(zhì)量比5:3:1:10置于丙酮中浸泡6小時(shí)，同時(shí)進(jìn)行超聲震蕩處理I小時(shí)，洗滌后脫水烘干，制得棉麻多功能纖維；
3)將制得的棉麻多功能纖維與石墨烯纖維按質(zhì)量比100:5混勻并捻成混合紗線。
[0018]實(shí)施例3 1)將大麻纖維置于濃度為30g/L果膠酶溶液中常溫浸泡20分鐘;然后將處理后的大麻纖維繼續(xù)浸入到濃度為15g/L殼聚糖水溶液中浸泡2小時(shí)，脫水、烘干；
2)將大麻纖維、竹纖維、羊毛纖維、棉纖維按質(zhì)量比4:2:1:7置于丙酮中浸泡4小時(shí)，同時(shí)進(jìn)行超聲震蕩處理I小時(shí)，洗滌后脫水烘干，制得棉麻多功能纖維；
3)將制得的棉麻多功能纖維與石墨烯纖維按質(zhì)量比100:10混勻并捻成混合紗線。
[0019]實(shí)施例4
實(shí)施例1?3中的石墨烯纖維可通過如下步驟制得。
[0020]I)將10mg氧化石墨烯加入10mL去離子水中，超聲分散0.5小時(shí)后，得到分散均勻的氧化石墨烯水溶液；
2)往分散均勻的氧化石墨烯水溶液中加入5g氯乙酸混合，然后在攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分鐘條件下，將混合溶液加熱到80°C，保持其反應(yīng)0.5小時(shí)，冷卻至室溫，用濾膜過濾，干燥后得到羧基化氧化石墨烯；
3)取10mg羧基化氧化石墨稀超聲分散于50mLN,N- 二甲基甲酰中得到紡絲原液，最后通過濕法紡絲制得石墨烯纖維。
[0021]實(shí)施例5
實(shí)施例1?3中的石墨烯纖維也可通過如下步驟制得。
[0022]I)將10mg氧化石墨烯加入200mL去離子水中，超聲分散I小時(shí)后，得到分散均勻的氧化石墨烯水溶液；
2)往分散均勻的氧化石墨烯水溶液中加入5g氯乙酸混合，然后在攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘條件下，將混合溶液加熱到60°C，保持其反應(yīng)3小時(shí)，冷卻至室溫，用濾膜過濾，干燥后得到羧基化氧化石墨烯；
3)取10mg羧基化氧化石墨稀超聲分散于80mLN,N- 二甲基甲酰中得到紡絲原液，最后通過濕法紡絲制得石墨烯纖維。
[0023]實(shí)施例6
實(shí)施例1?3中的石墨烯纖維還可通過如下步驟制得。
[0024]I)將10mg氧化石墨烯加入300mL去離子水中，超聲分散2小時(shí)后，得到分散均勻的氧化石墨烯水溶液；
2)往分散均勻的氧化石墨烯水溶液中加入5g氯乙酸混合，然后在攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘條件下，將混合溶液加熱到70°C，保持其反應(yīng)2小時(shí)，冷卻至室溫，用濾膜過濾，干燥后得到羧基化氧化石墨烯；
3)取10mg羧基化氧化石墨稀超聲分散于10mLN,N- 二甲基甲酰中得到紡絲原液，最后通過濕法紡絲制得石墨烯纖維。
[0025]在實(shí)施例1?3中，對選用的羊毛纖維可經(jīng)過抗菌處理:將羊毛纖維置于清洗容器中，加入丙酮攪拌后晾干;將晾干后的羊毛纖維置于燒杯中，加入抗菌功能母液，避光條件下浸泡3?12小時(shí);將抗菌處理后的羊毛纖維置于洗滌容器中，加入去離子水，攪拌洗滌10?20分鐘后晾干、備用。
[0026]經(jīng)檢測，本發(fā)明通過加入石墨烯混紡得到的紗線，電阻率約10?13 Ω.m，抑菌率(大腸桿菌)達(dá)99.9%。同時(shí)，依據(jù)GB/T 5713-1997檢測混合紗線的色牢度，實(shí)施例1?6的復(fù)合紗線的耐水色牢度達(dá)到4?5級。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種石墨烯纖維增強(qiáng)麻棉多功能纖維的混紡紗線，所述的混紡紗線由麻棉多功能纖維和石墨烯纖維混紡而成，其特征在于:包括以下制備步驟: 1)先將大麻纖維置于果膠酶溶液中常溫浸泡;然后將處理后的大麻纖維繼續(xù)浸入到殼聚糖水溶液中浸泡，脫水、烘干； 2)將步驟I)中制得的大麻纖維與竹纖維、羊毛纖維和棉纖維置于丙酮中浸泡，同時(shí)進(jìn)行超聲震蕩處理，洗滌后脫水烘干，制得麻棉多功能纖維； 3)將步驟2)制得的麻棉多功能纖維與石墨烯纖維混勻并捻成混合紗線，其中，所述的麻棉多功能纖維與石墨稀纖維的質(zhì)量比為100: (I?10)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯纖維增強(qiáng)麻棉多功能纖維的混紡紗線，其特征在于:步驟I)中所述的果膠酶溶液的濃度為10?50g/L，浸泡時(shí)間為15?30分鐘;所述的殼聚糖水溶液濃度為10?20g/L，浸泡時(shí)間為I?3小時(shí)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯纖維增強(qiáng)麻棉多功能纖維的混紡紗線，其特征在于:步驟2)中的浸泡時(shí)間為2?6小時(shí)，所述大麻纖維、竹纖維、羊毛纖維與棉纖維的質(zhì)量比為(3?5):(1?3):1:(5?10)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯纖維增強(qiáng)麻棉多功能纖維的混紡紗線，其特征在于:步驟3)中所述的石墨烯纖維由如下步驟制得:I)將氧化石墨烯加入去離子水中，氧化石墨烯和去離子水的質(zhì)量體積比為lmg:(l?3mL)，超聲分散0.5?2小時(shí)后，得到分散均勾的氧化石墨烯水溶液;2)將分散均勻的氧化石墨烯水溶液與氯乙酸混合，所述氯乙酸與氧化石墨烯的質(zhì)量比為50:1，然后在攪拌速度為50?200轉(zhuǎn)/分鐘條件下，將混合溶液加熱到60?80 V，保持其反應(yīng)0.5?3小時(shí)，冷卻至室溫，用濾膜過濾，干燥后得到羧基化氧化石墨烯;3)將羧基化氧化石墨烯超聲分散于N，N- 二甲基甲酰中得到紡絲原液，最后通過濕法紡絲制得石墨烯纖維，其中羧基化氧化石墨烯與N，N - 二甲基甲酰的質(zhì)量體積比為1:( 5 O?10mL)ο5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯纖維增強(qiáng)麻棉多功能纖維的混紡紗線，其特征在于:步驟2 )中的羊毛纖維經(jīng)過抗菌處理，處理步驟為:將羊毛纖維置于清洗容器中，加入丙酮攪拌后晾干;將晾干后的羊毛纖維置于燒杯中，加入抗菌功能母液，避光條件下浸泡3?12小時(shí)；將抗菌處理后的羊毛纖維置于洗滌容器中，加入去離子水，攪拌洗滌10?20分鐘后晾干、備用。
【文檔編號】D02G3/04GK105951237SQ201610557634
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月15日
【發(fā)明人】王鈾锝
【申請人】義烏市麻尚生針織品有限公司