一種改性石墨烯遠紅外纖維的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于纖維材料領域，特別涉及一種改性石墨烯遠紅外纖維的制備方法。
【背景技術】
[0002] 遠紅外保健織物是近年來新興的一種功能紡織品，它具有保暖升溫、保健等功能。 遠紅外保健整理織物可用來開發保健蓄熱產品、醫療用品等，如內衣、貼身保暖服，床罩、床 單、毛毯等床上用品，坐墊、護膝、腰帶、抗菌防臭保健鞋襪和電熱制品等。
[0003] 石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料。是一種只有一個碳原子厚 度的二維材料。2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈?海姆和康斯坦丁 ?諾沃肖洛 夫，成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯，而證實它可以單獨存在。石墨烯是為世上電阻 率最小的材料。因其電阻率極低，電子迀移的速度極快，因此被期待可用來發展更薄、導電 速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，也適合 用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。
[0004] 自從石墨烯2004年被發現以來，其作為一種新型碳材料立即引起了科學界的極大 關注。石墨烯的二維層狀結構使其具有優異的阻燃效應，如片層阻隔效應等，能夠延緩熱量 的傳遞、熱解產物的擴散、逸出。此外，石墨烯是已知的機械強度最高的物質且具備化學性 能穩定等優點，在聚合物中添加少量的石墨烯便可將聚合物的力學性能提高許多。
[0005] 如中國專利公開號CN 103469328 A，公開日：2013.12.25,發明創造名稱:遠紅外 纖維的生產方法，該申請公開了一種遠紅外纖維的生產方法，包括如下步驟：1)遠紅外母粒 制備:將遠紅外超細微粉與纖維基料摻混、干燥，加入聚合物助紡劑，進入螺旋擠出機熔融 共混擠出，造粒，得到遠紅外母粒;2)遠紅外纖維生產:將遠紅外母粒和纖維切片共混后，經 紡絲、卷繞、拉伸后形成遠紅外纖維;然而，由于與母料為簡單混溶，導致結合度不夠，耐久 性差。
[0006] 重樓屬植物是一類極具藥用價值的植物，全世界共有24種，我國擁有19種，其中西 南各省區種類和資源極為豐富。現有技術中將重樓廣泛應用于醫藥領域，然而重樓提取物 改性石墨烯，以徹底解決再生聚酯纖維力學性能差的問題，鮮有報道。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種改性石墨烯增強阻燃再生 聚酯短纖維的制備方法，以進一步提高現有的再生聚酯纖維力學性。
[0008] 為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：
[0009] -種改性石墨烯增強阻燃再生聚酯短纖維的制備方法，其特征在于:包括如下步 驟：
[0010] (1)重樓提取物的制備
[0011]將重樓的干燥根莖粉碎，用75~85%乙醇熱回流提取，合并提取液，濃縮至無醇 味，依次用石油醚、乙酸乙酯和水飽和的正丁醇萃取，分別得到石油醚萃取物、乙酸乙酯萃 取物和正丁醇萃取物；（b)步驟(a)中乙酸乙酯萃取物用大孔樹脂除雜，先用50%乙醇洗脫5 個柱體積，再用無水乙醇洗脫6個柱體積，收集無水乙醇洗脫液，減壓濃縮得無水乙醇洗脫 物浸膏；（c)步驟(b)中無水乙醇洗脫浸膏用正相硅膠分離，依次用體積比為80:1、45:1、25: 1、10:1和1:1的二氯甲烷-甲醇梯度洗脫得到5個組分；（d)步驟(c)中的組分4用正相硅膠進 一步分離，依次用體積比為15:1、10:1和5:1的二氯甲烷-甲醇梯度洗脫得到3個組分；（e)步 驟(d)中的組分2用十八烷基硅烷鍵合的反相硅膠分離，用體積百分濃度為75 %的甲醇水溶 液等度洗脫，收集8-12個柱體積洗脫液，洗脫液減壓濃縮得到重樓提取物。
[0012] (2)重樓提取物改性的石墨烯制備
[0013]超聲作用下，將步驟(1)獲得的重樓提取物乙醇溶液滴加石墨烯溶液中，重樓提取 物與石墨烯的質量比為1:1-10,溫度：15-80°c，時間：30min-120min，超聲結束后，將重樓提 取物和石墨烯的混合物與表面活性劑按照1-5:1的質量混合，超聲分散、機械攪拌、減壓除 乙醇溶劑，得到重樓提取物改性的石墨烯。
[0014] (3)稱取重樓提取物改性的石墨烯和纖維母粒原料進行混合干燥;干燥在真空轉 鼓干燥機中進行，借助真空系統將水分隨空氣一起抽除，干燥溫度為90-140°C ;
[0015] (4)干燥后的原料在螺桿擠出機作用下熔融后的熔體經熔體栗送至均質除雜攪拌 器中進行均一化除雜處理，熔體在均質除雜攪拌器的停留時間為l〇min-25min;
[0016] (5)均質除雜后的纖維熔體經熔體栗送至二級過濾器，過濾后的熔體經設置在管 道上的混合熔體后進入紡絲箱體，紡絲箱溫度控制在275-278Γ ;
[0017] (6)將紡絲后的纖維進行牽伸加工，即得改性石墨遠紅外纖維；
[0018] (7)絲束切斷，包裝。
[0019] 所述步驟⑵中的表面活性劑為鹿糖單月桂酸酯、鹿糖單油酸酯、十八醇聚氧乙烯 (2)醚、N，N_二甲基硬脂酰胺、羊毛脂醇聚氧乙烯(5)醚中一種。
[0020] 所述步驟(2)中石墨稀為羧基化石墨稀，微粒尺寸為100nm-500nm。
[0021] 所述步驟(3)中，重樓提取物改性的石墨與纖維母粒原料的重量份配比為:石墨烯 母粒1-2份、海藻碳纖維120-240份、氧化鋁I -10份、氧化鈰16-30份、玻璃微珠2-5份;所述纖 維母粒為藻碳纖維。
[0022] 本發明的有益效果:本發明的制備的切片紡絲成型好，遠紅外纖維品質優良；重樓 提取物協同石墨烯的使用，可大大增強物料間的結合度，有效提高遠紅外纖維力學性能，較 大幅度提高纖維強度。
【具體實施方式】
[0023]下面結合實施例對本發明進行進一步的闡述，應該說明的是，下述說明僅是為了 解釋本發明，并不對其內容進行限定。
[0024] 實施例1
[0025] -種改性石墨烯增強阻燃再生聚酯短纖維的制備方法，包括如下步驟：（1)重樓提 取物的制備
[0026] (1)將重樓的干燥根莖(8kg)粉碎，用75~85%乙醇熱回流提取（25LX3次），合并 提取液，濃縮至無醇味(3L)，依次用石油醚(3LX3次）、乙酸乙酯（3LX3次)和水飽和的正丁 醇(3LX3次)萃取，分別得到石油醚萃取物、乙酸乙酯萃取物(984g)和正丁醇萃取物；（b)步 驟(a)中乙酸乙酯萃取物用大孔樹脂除雜，先用50%乙醇洗脫5個柱體積，再用無水乙醇洗 脫6個柱體積，收集無水乙醇洗脫液，減壓濃縮得無水乙醇洗脫物浸膏（578g); (c)步驟(b) 中無水乙醇洗脫浸膏用正相硅膠分離，依次用體積比為80:1、45:1、25:1、10:1和1:1的二氯 甲烷-甲醇梯度洗脫得到5個組分；（d)步驟(c)中的組分4用正相硅膠進一步分離，依次用體 積比為15:1、10:1和5:1的二氯甲烷-甲醇梯度洗脫得到3個組分；（e)步驟(d)中的組分1用 十八烷基硅烷鍵合的反相硅膠分離，用體積百分濃度為75 %的甲醇水溶液等度洗脫，收集 10個柱體積洗脫液，洗脫液減壓濃縮得到重樓提取物(l〇8g)。
[0027] (2)重樓提取物改性的石墨烯制備
[0028]超聲作用下，將步驟(1)獲得的重樓提取物乙醇溶液滴加石墨烯溶液中，重樓提取 物與石墨烯的質量比為1:1，溫度：15°c，時間：120min，超聲結束后，將重樓提取物和石墨烯 的混合物與表面活性劑按照1:1的質量混合，超聲分散、機械攪拌、減壓除乙醇溶劑，得到重 樓提取物改性的石墨烯。
[0029] (3)稱取重樓提取物改性的石墨烯與纖維母粒原料進行混合干燥;干燥在真空轉 鼓干燥機中進行，借助真空系統將水分隨空氣一起抽除，干燥溫度為90°C ;
[0030] (4)干燥后的原料在螺桿擠出機作用下熔融后的熔體經熔體栗送至均質除雜攪拌 器中進行均一化除雜處理，熔體在均質除雜攪拌器的停留時間為IOmin;
[0031] (5)均質除雜后的纖維熔體經熔體栗送至二級過濾器，過濾后的熔體經設置在管 道上的混合熔體后進入紡絲箱體，紡絲箱溫度控制在275°C ;
[0032] (6)將紡絲后的纖維進行牽伸加工，即得增強阻燃再生聚酯纖維；
[0033] (7)絲束切斷，包裝。
[0034]所述步驟(2)中的表面活性劑為蔗糖單月桂酸酯。
[0035]所述步驟(2)中石墨烯為羧基化石墨烯，微粒尺寸為100nm。
[0036]所述步驟(3)中，重樓提取物改性的石墨與纖維母粒原料的重量份配比為:石墨烯 母粒1份、海藻碳纖維120份、氧化鋁1份、氧化鈰16份、玻璃微珠2份;所述纖維母粒為藻碳纖 維。
[0037] 實施例2
[0038] -種改性石墨烯增強阻燃再生聚酯短纖維的制備方法，包括如下步驟：
[0039] (1)重樓提取物的制備
[0040]將重樓的干燥根莖(8.5kg)粉碎，用85%乙醇熱回流提取（25LX3次），合并提取 液，濃縮至無醇味（3L)，依次用石油醚、（3L X 3次）、乙酸乙酯（3L X 3次)和水飽和的正丁醇 (3LX 3次)萃取，分別得到石油醚萃取物、乙酸乙酯萃取物（1028g)和正丁醇萃取物；（b)步 驟(a)中乙酸乙酯萃取物用大孔樹脂除雜，先用50%乙醇洗脫5個柱體積，再用無水乙醇洗 脫6個柱體積，收集無水乙醇洗脫液，減壓濃縮得無水乙醇洗脫物浸膏(698g); (c)步驟(b) 中無水乙醇洗脫浸膏用正相硅膠分離，依次用體積比為80:1、45:1、25:1、10:1和1:1的二氯 甲烷-甲醇梯度洗脫得到5個組分；（d)步驟(c)中的組分4用正相硅膠進一步分離，依次用體 積比為15:1、10:1和5:1的二氯甲烷-甲醇梯度洗脫得到3個組分；（e)步驟(d)中的組分2用 十八烷基硅烷鍵合的反相硅膠分離，用體積百分濃度為75 %的甲醇水溶液等度洗脫，收集 12個柱體積洗脫液，洗脫液減壓濃縮得到重樓提取物(182g)。
[0041] (2)重樓提取物改性的石墨烯制備
[0042] 超聲作用下，將步驟(1)獲得的重樓提取物乙醇溶液滴加石墨烯溶液中，重樓提取 物與石墨烯的質量比為1:10，溫度:80°C，時間：30min，超聲結束后，將重樓提取物和石墨烯 的混合物與表面活性劑按照5:1的質量混合，超聲分散、機械攪拌、減壓除乙醇溶劑，得到重 樓提取物改性的石墨烯。
[0043] (3)稱取重樓提取物改性的石墨烯母粒與纖維母粒原料進行混合干燥;干燥在真 空轉鼓干燥機中進行，借助真空系統將水分隨空氣一起抽除，干燥溫度為140°C ;
[0044] (4)干燥后的原料在螺桿擠出機作