本發明涉及簾子布復合材料技術領域，具體地說，涉及一種石墨烯阻燃簾子布及其制備方法。
背景技術：
簾子布本身具有良好的綜合性能包括耐化學腐蝕性，以及較高的表面硬度、韌性。但是其阻燃性及耐磨性能還需要進一步的提升，從而加強在輪胎使用中的安全性。而傳統的提高阻燃性和耐磨性的方法為改變乳膠體系配方或浸膠工藝，過程復雜多變且收效不大，因而提高纖維本身的阻燃性能和耐磨性才是解決簾子布散熱不均易燃及磨損率大等問題的關鍵。
石墨烯是一種有碳原子按六邊形排列而成的二維網絡結構，具有優異的力學性能，導電性能和導熱性能。氧化石墨烯在石墨烯的表層具有羧基，環氧基，羥基等含有基團修飾，各層之間堆垛得比較松散，呈蓬松狀。同時氧化石墨烯由于表面的一些含氧官能團的存在，降低了其表面能，能與有機聚合物和無機填料之間均能有很好的界面結構，分散性較好，也更容易接枝。但將石墨烯加入簾子布中提高其阻燃性能并未見有任何報道。
技術實現要素：
針對現有技術的缺陷，本發明的目的是提供一種石墨烯阻燃簾子布及其制備方法。通過切片與石墨烯復合制得納米復合纖維，提高纖維本身的熱力學性能，進而提高纖維簾子布的阻燃、抗磨損等性能。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的：
本發明提供了一種石墨烯阻燃簾子布，包括以下質量分數的各組分：
石墨烯0.5％—10％，
切片80％—90％，
浸膠液5％—19.5％。
優選地，所述石墨烯為：化學氣相沉積法制備石墨烯，二氧化碳超臨界膨脹剝離石墨烯，化學氧化剝離的氧化石墨烯，偶聯劑改性氧化石墨烯，陽離子表面活性劑改性氧化石墨烯，長鏈鹵代烴改性的氧化石墨烯，高溫熱膨脹的還原氧化石墨烯，低溫熱膨脹所得的還原氧化石墨烯，電化學剝離石墨烯，改性的電化學剝離石墨烯，機械球磨剝離石墨烯，三輥研磨機械剝離石墨烯中的一種或幾種。
優選地，所述的切片為：滌綸聚酯切片，pa切片，pan切片中的一種或者幾種。
優選地，所述的浸膠液為：固含量為10％的間苯二酚-甲醛-膠乳(rfl)。
優選地，所述間苯二酚-甲醛-膠乳中，甲醛與間苯二酚的質量比為1：(0.5-3)。
本發明還提供了一種石墨烯阻燃簾子布的制備方法，包括以下步驟：
a1、將切片與石墨烯高速混合，雙螺桿擠出、造粒；
a2、對經步驟a1制得的石墨烯復合母粒進行紡絲，然后緩冷成型，上油，拉伸和卷繞，即制成石墨烯納米復合纖維；
a3、將所述石墨烯納米復合纖維制成捻線絲后捻織成石墨烯簾子布；
a4、將步驟a3織成的石墨烯簾子布浸入浸膠液中2-8h,之后干燥，拉伸定型，最后由儲布架卷取即可。
優選地，步驟a1中，所述高速混合具體為：10000-20000轉/分鐘的轉速攪拌2-8min；混合后的物料粒徑為18-200目。
優選地，步驟a2中，所述緩冷成型的步驟具體采用緩冷裝置，緩冷濕度80％，側吹風1-3m/s冷卻成型；所述拉伸采用對輥拉伸，對輥的轉速為300-2500m/min。
優選地，步驟a2中，所述石墨烯復合母粒進行紡絲前，需經干燥處理，所述干燥的溫度為100-160℃，干燥時間2-8小時，干燥后的石墨烯復合母粒含水量低于50ppm。
優選地，步驟a3中，所述干燥溫度130-160℃，定型溫度為190-240℃。
所述制備方法中，各步驟中的參數的范圍選擇若不在上述范圍內時，均對制得的簾子布的性能造成不良影響。
與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
本發明首先石墨烯與切片混合，制得石墨烯復合纖維，提高了纖維本身的阻燃性能和耐磨性，再將該復合纖維送入直捻機制得捻線絲，最后經織造機織成具有很好的阻燃性能的石墨烯簾子布。同時本方法制備工藝簡單易操作，成本低廉，經濟效益高，適合大規模工業化生產。該方法制備的石墨烯簾子布材料的氧指數較僅改變乳膠體系配方或浸膠工藝的有很大提升，同時進一步改善了其抗靜電、抗磨損性能。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
以下實施例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，包括以下質量分數的各組分：
石墨烯0.5％—10％，
切片80％—90％，
浸膠液5％—19.5％。
所述石墨烯為：化學氣相沉積法制備石墨烯，二氧化碳超臨界膨脹剝離石墨烯，化學氧化剝離的氧化石墨烯，偶聯劑改性氧化石墨烯，陽離子表面活性劑改性氧化石墨烯，長鏈鹵代烴改性的氧化石墨烯，高溫熱膨脹的還原氧化石墨烯，低溫熱膨脹所得的還原氧化石墨烯，電化學剝離石墨烯，改性的電化學剝離石墨烯，機械球磨剝離石墨烯，三輥研磨機械剝離石墨烯中的一種或幾種。
所述的切片為：滌綸聚酯切片，pa切片，pan切片中的一種或者幾種。
所述的浸膠液為：固含量為10％的間苯二酚-甲醛-膠乳(rfl)。
所述間苯二酚-甲醛-膠乳中，甲醛與間苯二酚的體積比為1：(0.5-3)。
本發明還提供了一種石墨烯阻燃簾子布的制備方法，包括以下步驟：
a1、將切片與石墨烯高速混合，雙螺桿擠出、造粒；
a2、對經步驟a1制得的石墨烯復合母粒進行紡絲，然后緩冷成型，上油，拉伸和卷繞，即制成石墨烯納米復合纖維；
a3、將所述石墨烯納米復合纖維制成捻線絲后捻織成石墨烯簾子布；
a4、將步驟a3織成的石墨烯簾子布浸入浸膠液中2-8h,之后干燥，拉伸定型，最后由儲布架卷取即可。
步驟a1中，所述高速混合具體為：10000-20000轉/分鐘的轉速攪拌2-8min；混合后的物料粒徑為18-200目。
步驟a2中，所述緩冷成型的步驟具體采用緩冷裝置，緩冷濕度80％，側吹風1-3m/s冷卻成型；所述拉伸采用對輥拉伸，對輥的轉速為300-2500m/min。
步驟a2中，所述石墨烯復合母粒進行紡絲前，需經干燥處理，所述干燥的溫度為100-160℃，干燥時間2-8小時，干燥后的石墨烯復合母粒含水量低于50ppm。
步驟a3中，所述干燥溫度130-160℃，定型溫度為190-240℃。
實施例1
本實施例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，包括以下質量分數的各組分：偶聯劑改性氧化石墨烯2％，滌綸聚酯切片80％，浸膠液17.5％。所述的浸膠液為：固含量為10％的間苯二酚-甲醛-膠乳，其中甲醛與間苯二酚的質量比為1：1。
所述石墨烯阻燃簾子布的制備方法具體操作步驟如下：
步驟一：將切片和石墨烯進行干燥，然后冷卻至室溫，再進行后續的高速混合步驟；高速混合的方式為10000轉/分鐘的轉速攪拌2min，混合后物料的粒徑為100目。
步驟二：將所述石墨烯-復合母粒進行干燥處理后，送入加料倉，通過螺桿擠出機進入紡絲箱進行紡絲，然后經過緩冷裝置，側吹風冷卻成型、上油，經對輥一、對輥二、對輥三拉伸和最后卷繞制成石墨烯-納米復合纖維；其中，緩冷濕度80％，側風1-3m/s,對輥一至對輥三轉速為300-2500m/min。干燥溫度為100-160℃，干燥時間2-8小時，干燥后的復合母粒含水量低于50ppm。
步驟三、將該復合纖維送入直捻機制得捻線絲，最后經織造機織成石墨烯簾子布。
步驟四、將捻織出的石墨烯簾子布浸入浸膠液中6h,之后送入干燥房干燥，干燥溫度130-160℃，之后拉伸定型，定型溫度為190-240℃，最后由儲布架卷取制得最終的石墨烯簾子布復合材料。
實施例2
本實施例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，包括以下質量分數的各組分：高溫熱膨脹的還原氧化石墨烯5％，滌綸聚酯切片85％，浸膠液10％。所述的浸膠液為：固含量為10％的間苯二酚-甲醛-膠乳，其中甲醛與間苯二酚的體積比為1：2。
所述石墨烯阻燃簾子布的制備方法具體操作步驟如下：
步驟一：將切片和石墨烯進行干燥，然后冷卻至室溫，再進行后續的高速混合步驟；高速混合的方式為20000轉/分鐘的轉速攪拌8min，混合后物料的粒徑為50目。
步驟二：將所述石墨烯-復合母粒進行干燥處理后，送入加料倉，通過螺桿擠出機進入紡絲箱進行紡絲，然后經過緩冷裝置，側吹風冷卻成型、上油，經對輥一、對輥二、對輥三拉伸和最后卷繞制成石墨烯-納米復合纖維；其中，緩冷濕度80％，側風1-3m/s,對輥一至對輥三轉速為300-2500m/min。干燥溫度為100-160℃，干燥時間2-8小時，干燥后的復合母粒含水量低于50ppm。
步驟三、將該復合纖維送入直捻機制得捻線絲，最后經織造機織成石墨烯簾子布。
步驟四、將捻織出的石墨烯簾子布浸入浸膠液中2h,之后送入干燥房干燥，干燥溫度130-160℃，之后拉伸定型，定型溫度為190-240℃，最后由儲布架卷取制得最終的石墨烯簾子布復合材料。
實施例3
本實施例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，包括以下質量分數的各組分：化學氧化剝離的氧化石墨烯10％，pan切片85％，浸膠液5％。所述的浸膠液為：固含量為10％的間苯二酚-甲醛-膠乳，其中甲醛與間苯二酚的體積比為1：3。
所述石墨烯阻燃簾子布的制備方法具體操作步驟如下：
步驟一：將切片和石墨烯進行干燥，然后冷卻至室溫，再進行后續的高速混合步驟；高速混合的方式為20000轉/分鐘的轉速攪拌6min，混合后物料的粒徑為18-200目。
步驟二：將所述石墨烯-復合母粒進行干燥處理后，送入加料倉，通過螺桿擠出機進入紡絲箱進行紡絲，然后經過緩冷裝置，側吹風冷卻成型、上油，經對輥一、對輥二、對輥三拉伸和最后卷繞制成石墨烯-納米復合纖維；其中，緩冷濕度80％，側風1-3m/s,對輥一至對輥三轉速為300-2500m/min。干燥溫度為100-160℃，干燥時間2-8小時，干燥后的復合母粒含水量低于50ppm。
步驟三、將該復合纖維送入直捻機制得捻線絲，最后經織造機織成石墨烯簾子布。
步驟四、將捻織出的石墨烯簾子布浸入浸膠液中5h,之后送入干燥房干燥，干燥溫度130-160℃，之后拉伸定型，定型溫度為190-240℃，最后由儲布架卷取制得最終的石墨烯簾子布復合材料。
實施例4
本實施例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，包括以下質量分數的各組分：二氧化碳超臨界膨脹剝離石墨烯2％，pa切片90％，浸膠液8％。所述的浸膠液為：固含量為10％的間苯二酚-甲醛-膠乳，其中甲醛與間苯二酚的體積比為1：0.5。
所述石墨烯阻燃簾子布的制備方法具體操作步驟如下：
步驟一：將切片和石墨烯進行干燥，然后冷卻至室溫，再進行后續的高速混合步驟；高速混合的方式為10000轉/分鐘的轉速攪拌2min，混合后物料的粒徑為18-200目。
步驟二：將所述石墨烯-復合母粒進行干燥處理后，送入加料倉，通過螺桿擠出機進入紡絲箱進行紡絲，然后經過緩冷裝置，側吹風冷卻成型、上油，經對輥一、對輥二、對輥三拉伸和最后卷繞制成石墨烯-納米復合纖維；其中，緩冷濕度80％，側風1-3m/s,對輥一至對輥三轉速為300-2500m/min。干燥溫度為100-160℃，干燥時間2-8小時，干燥后的復合母粒含水量低于50ppm。
步驟三、將該復合纖維送入直捻機制得捻線絲，最后經織造機織成石墨烯簾子布。
步驟四、將捻織出的石墨烯簾子布浸入浸膠液中6h,之后送入干燥房干燥，干燥溫度130-160℃，之后拉伸定型，定型溫度為190-240℃，最后由儲布架卷取制得最終的石墨烯簾子布復合材料。
實施例5
本實施例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，包括以下質量分數的各組分：長鏈鹵代烴改性的氧化石墨烯2％，pa切片90％，浸膠液8％。所述的浸膠液為：固含量為10％的間苯二酚-甲醛-膠乳，其中甲醛與間苯二酚的體積比為1：1。
所述石墨烯阻燃簾子布的制備方法與實施例1相同。
實施例6
本實施例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，包括以下質量分數的各組分：偶聯劑改性氧化石墨烯2％，滌綸聚酯切片80％，浸膠液17.5％。所述的浸膠液為：固含量為10％的間苯二酚-甲醛-膠乳，其中甲醛與間苯二酚的質量比為1：2。
所述石墨烯阻燃簾子布的制備方法與實施例1相同。
對比例1
本對比例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，其組成和制備方法與實施例1基本相同，不同之處僅在于：本對比例中采用的浸膠液為質量分數為15％的間苯二酚-甲醛-膠乳。
對比例2
本對比例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，其組成和制備方法與實施例1基本相同，不同之處僅在于：本對比例中采用的浸膠液為質量分數為7.5％的間苯二酚-甲醛-膠乳。
性能測試
將各實施例和對比例制備的石墨烯阻燃簾子布進行性能測試，結果如表1所示。
表1
由表1的結果可知，對比例的結果明顯差于實施例1，說明rfl的固含量過高或過低均會明顯影響簾子布的力學性能和粘合力。實施例1的效果也好于其他實施例，說明采用偶聯劑改性氧化石墨烯2％、rfl中間苯二酚與甲醛的質量比為1:1時，可獲得最佳阻燃性能和力學性能。
本發明具體應用途徑很多，以上所述僅是本發明的優選實施方式。應當指出，以上實施例僅用于說明本發明，而并不用于限制本發明的保護范圍。對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護范圍。