本發(fā)明涉及纖維技術，屬于纖維素纖維領域，尤其涉及一種含高分散性石墨烯片晶及液相表面導電膜的改性錦綸纖維及其制備工藝。
背景技術：
錦綸（nylon），翻譯名稱“耐綸”、“尼龍”，學名為聚酰氨纖維，是中國所產(chǎn)聚酰胺類纖維的統(tǒng)稱。在美國杰出的科學家卡羅瑟斯(Carothers)及其領導下的一個科研小組研制出來的，它是世界上最早的合成纖維品種，由于性能優(yōu)良，原料資源豐富，一直被廣泛使用。錦綸的品種很多，有錦綸6、錦綸66、錦綸11、錦綸610其中最主要的是錦綸66和錦綸6。廣泛應用在工業(yè)方面如簾子線，傳動帶，軟管，繩索，漁網(wǎng)等。納米尼龍的優(yōu)點在于其熱性能、力學性能、阻燃性、阻隔性比純尼龍高，而制造成本與普通尼龍相當。現(xiàn)有技術中的尼龍為了不產(chǎn)生靜電，早期是添加聚醚，但在低溫下不理想，近來以炭黑等導電性微粒，可涂布或內(nèi)加以消除靜電，此在地毯用途已迅速擴大，但是目前不能用于內(nèi)衣褲等貼身衣物的制作。
近年來，隨著國內(nèi)外市場對錦綸工業(yè)絲需求不斷變化，市場競爭也越來越激烈；特別值得提出的是，石墨烯作為新興的一種產(chǎn)物，國內(nèi)有很少的報道將石墨烯應用在錦綸的制備中，用于制備貼身服用材料等，可能受限于尼龍材料本身的特性。總體來看，現(xiàn)有技術中，需要解決的問題主要有：現(xiàn)有技術制備的錦綸纖維透氣、吸濕性能不好，不容易產(chǎn)生靜電；現(xiàn)有技術制備的錦綸纖維制成的衣物，懸垂感不強，不具有美感等。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種含高分散性石墨烯片晶及液相表面導電膜的改性錦綸纖維的制備工藝，包括以下步驟：
步驟1：纖維素復合石墨烯片晶制備
將納米石墨烯顆粒、粘膠改性劑與粘膠紡絲液混合后制備成纖維素膜，將纖維素膜打碎成≤1微米的纖維素復合石墨烯顆粒。
所述納米石墨烯顆粒粒徑為60-80納米；
所述石墨烯顆粒的加入量為粘膠紡絲液的質量為3-5%；所述粘膠改性的加入量為粘膠紡絲液的15-20%。
所述粘膠改性劑的組成為：
乙醇、氫氧化鋁、卵磷脂、粘膠溶液；
所述乙醇的濃度為20-35%；所述粘膠改性劑中氫氧化鋁的加入量為乙醇溶液質量的1.0-4.5%；所述卵磷脂的加入量為乙醇溶液質量的0.2-0.6%；所述粘膠溶液的加入量為乙醇溶液質量的的3-5倍。
所述粘膠改性劑的制備工藝：
將乙醇加熱到40-46℃，持續(xù)攪拌下緩慢加入卵磷脂和氫氧化鋁攪拌30-40min后，加入石墨烯納米顆粒，繼續(xù)攪拌至呈均一溶液，最后加入粘膠溶液，混合攪拌20-30min；將混合攪拌后的粘膠溶液進行超聲處理；所述超聲頻率為12-14KHz；然后進行超聲處理20-30min， 得粘膠改性劑；
采用此種方法制備的粘膠改性劑，加入到粘膠紡絲液中，制備的纖維素膜容易打碎成均勻的顆粒；而一般情況下，纖維素膜韌性較高，打碎的時候，容易產(chǎn)生大小不一的碎片，堵塞紡絲孔或者制備的纖維容易產(chǎn)生疵點和纖維產(chǎn)生斷頭。
同時改性劑的加入可以使纖維素晶體容易與后續(xù)工藝中的錦綸原料進行復配，使制備的錦綸纖維更能產(chǎn)生良好的吸濕、透氣的效果。
所述粘膠紡絲液中甲種纖維素含量為12.5-14.5%，含堿為2.5-2.7%；粘膠紡絲液中甲種纖維素的含量的增多可以提高纖維素晶體與納米石墨烯顆粒之間的結合能力，從而提高終產(chǎn)品的產(chǎn)品的強力性能。
步驟2：纖維素復合錦綸顆粒制備
將制備的纖維素復合石墨烯顆粒與錦綸66造粒；
將錦綸66經(jīng)高速混合機混合，將制備的纖維素復合石墨烯顆粒加入混合機中與熔融物料進行混合，混合時間30-50min，然后經(jīng)過造粒機進行造粒，制備成纖維素復合錦綸顆粒；
所述纖維素復合石墨烯顆粒的加入量為錦綸66的5-15%。
步驟3：錦綸復合石墨烯顆粒制備
將納米石墨烯顆粒直接與錦綸66在高速混合機中進行混合造粒，混合時間180-260min；所述納米石墨烯顆粒的加入量為錦綸66質量的2-5%；然后利用造粒機造粒成錦綸復合石墨烯顆粒。
石墨烯表面積大，如果同時納米石墨烯顆粒的加入量過多，在與錦綸66混合時，容易混團，因此將混合時間延長，防止產(chǎn)生團聚，最短時間為180min，同時加入量限制在2-5%；納米石墨烯的加入量太少，制備的纖維的功能性不能得到體現(xiàn)，加入量太大，則嚴重影響制備的錦綸纖維的強力。
步驟4：紡絲
將制備的纖維素復合錦綸顆粒和錦綸復合石墨烯顆粒通過高速混合機進行混合，混合熔融完成后，進行熔融紡絲；
所述纖維素復合錦綸顆粒與錦綸復合石墨烯顆粒的質量比為1:5-8；合適的質量比既可以讓纖維素復合錦綸顆粒均勻的分布在制備的錦綸纖維上，同時不影響制備的錦綸纖維的物料指標。
混合物料經(jīng)螺桿擠出機熔融擠出；然后進行熔融紡絲；熔體紡絲流先經(jīng)過緩冷再進行驟冷，得初生纖維；
對初生纖維絲束進行牽伸定型處理；
所述牽伸采取兩級熱牽伸，一級熱牽伸倍率為1.5-2；二級熱牽伸倍率為2.5-3；
牽伸倍率要做相應的調整；一級牽伸倍率不能過高；在熔融后牽伸定型過程中，纖維內(nèi)部含有大量的儲熱顆粒，內(nèi)部結構不太穩(wěn)固，如果一級牽伸過大，極容易引起錦綸纖維成型不均勻甚至斷裂；
最后經(jīng)過定型等后處理工序得一種具有優(yōu)良透氣性能的錦綸纖維。
由于采用了上述技術方案，本發(fā)明達到的技術效果是：
1、本發(fā)明制備的錦綸纖維具有優(yōu)良的透氣、吸濕性能；
2、采用本發(fā)明制備的錦綸纖維制成的衣物，穿著舒適，有較強的懸垂感，是普通的錦綸纖維是不可比擬的；
3、本發(fā)明制備的錦綸纖維采用的特殊工藝，可以使納米石墨烯顆粒均勻的分散到纖維內(nèi)部，制備過程中絕對不會產(chǎn)生團聚現(xiàn)象，影響纖維可紡性能；
4、本發(fā)明制備的一種具有優(yōu)良透氣性能的錦綸纖維纖維的吸濕率為42-49%；斷裂強度為6.5-6.8 g/d；斷裂伸長率為25-26%；干熱收縮率為0.5-0.6%；
5、基于以上優(yōu)點和特性，本發(fā)明制備的錦綸纖維可以廣泛的應用于內(nèi)衣褲的制作原料。
具體實施方式
實施例1 一種含高分散性石墨烯片晶及液相表面導電膜的改性錦綸纖維的制備工藝，包括以下步驟：
步驟1：纖維素復合石墨烯片晶制備
將納米石墨烯顆粒、粘膠改性劑與粘膠紡絲液混合，噴粒至酸浴，制備成≤1微米的纖維素復合石墨烯顆粒，烘干；將納米石墨烯顆粒、粘膠改性劑與粘膠紡絲液混合后制備成纖維素膜，將纖維素膜打碎成≤1微米的纖維素復合石墨烯顆粒。
所述納米石墨烯顆粒粒徑為60-80納米；
所述石墨烯顆粒的加入量為粘膠紡絲液的質量為5%；所述粘膠改性的加入量為粘膠紡絲液的15%。
所述粘膠改性劑的組成為：
乙醇、氫氧化鋁、卵磷脂、粘膠溶液；
所述乙醇的濃度為5%；所述粘膠改性劑中氫氧化鋁的加入量為乙醇溶液質量的2.2%；所述卵磷脂的加入量為乙醇溶液質量的0.3%；所述粘膠溶液的加入量為乙醇溶液質量的的3倍。
所述粘膠改性劑的制備工藝：
將乙醇加熱到45℃，持續(xù)攪拌下緩慢加入卵磷脂和氫氧化鋁攪拌40min后，加入石墨烯納米顆粒，繼續(xù)攪拌至呈均一溶液，最后加入粘膠溶液，混合攪拌30min；將混合攪拌后的粘膠溶液進行超聲處理；所述超聲頻率為12-14KHz；然后進行超聲處理30min， 得粘膠改性劑；
采用此種方法制備的粘膠改性劑，加入到粘膠紡絲液中，制備的纖維素膜容易打碎成均勻的顆粒；而一般情況下，纖維素膜韌性較高，打碎的時候，容易產(chǎn)生大小不一的碎片，堵塞紡絲孔或者制備的纖維容易產(chǎn)生疵點和纖維產(chǎn)生斷頭。
同時改性劑的加入可以使纖維素晶體容易與后續(xù)工藝中的錦綸原料進行復配，使制備的錦綸纖維更能產(chǎn)生良好的吸濕、透氣的效果。
所述粘膠紡絲液中甲種纖維素含量為12.5%，含堿為2.5-2.7%；粘膠紡絲液中甲種纖維素的含量的增多可以提高纖維素晶體與納米石墨烯顆粒之間的結合能力，從而提高終產(chǎn)品的產(chǎn)品的強力性能。
步驟2：纖維素復合錦綸顆粒制備
將制備的纖維素復合石墨烯顆粒與錦綸66造粒；
將錦綸66經(jīng)高速混合機混合，將制備的纖維素復合石墨烯顆粒加入混合機中與熔融物料進行混合，混合時間50min，然后經(jīng)過造粒機進行造粒，制備成纖維素復合錦綸顆粒；
所述纖維素復合石墨烯顆粒的加入量為錦綸66的12%。
步驟3：錦綸復合石墨烯顆粒制備
將納米石墨烯顆粒直接與錦綸66在高速混合機中進行混合造粒，混合時間180min；所述納米石墨烯顆粒的加入量為錦綸66質量的2%；然后利用造粒機造粒成錦綸復合石墨烯顆粒。
石墨烯表面積大，如果同時納米石墨烯顆粒的加入量過多，在與錦綸66混合時，容易混團，納米石墨烯的加入量太少，制備的纖維的功能性不能得到體現(xiàn)，加入量太大，則嚴重影響制備的錦綸纖維的強力。
步驟4：紡絲
將制備的纖維素復合錦綸顆粒和錦綸復合石墨烯顆粒通過高速混合機進行混合，混合熔融完成后，進行熔融紡絲；
所述纖維素復合錦綸顆粒與錦綸復合石墨烯顆粒的質量比為1:5；合適的質量比既可以讓纖維素復合錦綸顆粒均勻的分布在制備的錦綸纖維上，同時不影響制備的錦綸纖維的物料指標。
混合物料經(jīng)螺桿擠出機熔融擠出；然后進行熔融紡絲；熔體紡絲流先經(jīng)過緩冷再進行驟冷，得初生纖維；
對初生纖維絲束進行牽伸定型處理；其中，所述牽伸采取兩級熱牽伸，一級熱牽伸倍率為1.7；二級熱牽伸倍率為2.8；
牽伸倍率要做相應的調整；一級牽伸倍率不能過高；在熔融后牽伸定型過程中，纖維內(nèi)部含有大量的儲熱顆粒，內(nèi)部網(wǎng)狀結構還不太穩(wěn)固，如果一級牽伸過大，極容易引起錦綸纖維不均勻甚至斷裂。
經(jīng)過定型等后處理工序得一種具有優(yōu)良透氣性能的錦綸纖維。
實施例2 一種含高分散性石墨烯片晶及液相表面導電膜的改性錦綸纖維的制備工藝，包括以下步驟：
步驟1：纖維素復合石墨烯片晶制備
將納米石墨烯顆粒、粘膠改性劑與粘膠紡絲液混合，噴粒至酸浴，制備成≤1微米的纖維素復合石墨烯顆粒，烘干；將納米石墨烯顆粒、粘膠改性劑與粘膠紡絲液混合后制備成纖維素膜，將纖維素膜打碎成≤1微米的纖維素復合石墨烯顆粒。
所述納米石墨烯顆粒粒徑為80納米；
所述石墨烯顆粒的加入量為粘膠紡絲液的質量為5%；所述粘膠改性的加入量為粘膠紡絲液的15%。
所述粘膠改性劑的組成為：
乙醇、氫氧化鋁、卵磷脂、粘膠溶液；
所述乙醇的濃度為20%；所述粘膠改性劑中氫氧化鋁的加入量為乙醇溶液質量的3%；所述卵磷脂的加入量為乙醇溶液質量的0.5%；所述粘膠溶液的加入量為乙醇溶液質量的的3倍。
所述粘膠改性劑的制備工藝：
將乙醇加熱到40℃，持續(xù)攪拌下緩慢加入卵磷脂和氫氧化鋁攪拌40min后，加入石墨烯納米顆粒，繼續(xù)攪拌至呈均一溶液，最后加入粘膠溶液，混合攪拌20min；將混合攪拌后的粘膠溶液進行超聲處理；
所述超聲頻率為12-14KHz；然后進行超聲處理30min， 得粘膠改性劑；
采用此種方法制備的粘膠改性劑，加入到粘膠紡絲液中，制備的纖維素膜容易打碎成均勻的顆粒；而一般情況下，纖維素膜韌性較高，打碎的時候，容易產(chǎn)生大小不一的碎片，堵塞紡絲孔或者制備的纖維容易產(chǎn)生疵點和纖維產(chǎn)生斷頭。
同時改性劑的加入可以使纖維素晶體容易與后續(xù)工藝中的錦綸原料進行復配，使制備的錦綸纖維更能產(chǎn)生良好的吸濕、透氣的效果。
所述粘膠紡絲液中甲種纖維素含量為14.5%，含堿為2.5%；粘膠紡絲液中甲種纖維素的含量的增多可以提高纖維素晶體與納米石墨烯顆粒之間的結合能力，從而提高終產(chǎn)品的產(chǎn)品的強力性能。
步驟2：纖維素復合錦綸顆粒制備
將制備的纖維素復合石墨烯顆粒與錦綸66造粒；
將錦綸66經(jīng)高速混合機混合，將制備的纖維素復合石墨烯顆粒加入混合機中與熔融物料進行混合，混合時間42min，然后經(jīng)過造粒機進行造粒，制備成纖維素復合錦綸顆粒；
所述纖維素復合石墨烯顆粒的加入量為錦綸66的12%。
步驟3：錦綸復合石墨烯顆粒制備
將納米石墨烯顆粒直接與錦綸66在高速混合機中進行混合造粒，混合時間220min；所述納米石墨烯顆粒的加入量為錦綸66質量的4%；然后利用造粒機造粒成錦綸復合石墨烯顆粒。
石墨烯表面積大，如果同時納米石墨烯顆粒的加入量過多，在與錦綸66混合時，容易混團，因此將混合時間延長，防止產(chǎn)生團聚，最優(yōu)選的時間為220min；
同時加入量限制在2-5%；納米石墨烯的加入量太少，制備的纖維的功能性不能得到體現(xiàn)，加入量太大，則嚴重影響制備的錦綸纖維的強力，最優(yōu)選的加入量為4%。
步驟4：紡絲
將制備的纖維素復合錦綸顆粒和錦綸復合石墨烯顆粒通過高速混合機進行混合，混合熔融完成后，進行熔融紡絲；
所述纖維素復合錦綸顆粒與錦綸復合石墨烯顆粒的質量比為1:5；合適的質量比既可以讓纖維素復合錦綸顆粒均勻的分布在制備的錦綸纖維上，同時不影響制備的錦綸纖維的物料指標。
混合物料經(jīng)螺桿擠出機熔融擠出；然后進行熔融紡絲；熔體紡絲流先經(jīng)過緩冷再進行驟冷，得初生纖維；
對初生纖維絲束進行牽伸定型處理；其中，所述牽伸采取兩級熱牽伸，一級熱牽伸倍率為1.8；二級熱牽伸倍率為3；牽伸倍率要做相應的調整；一級牽伸倍率不能過高；在熔融后牽伸定型過程中，纖維內(nèi)部含有大量的儲熱顆粒，內(nèi)部網(wǎng)狀結構還不太穩(wěn)固，如果一級牽伸過大，極容易引起錦綸纖維不均勻甚至斷裂。；
最優(yōu)選的一級熱牽伸倍率為1.8；二級熱牽伸為3；
經(jīng)過定型等后處理工序得一種具有優(yōu)良透氣性能的錦綸纖維。
實施例3 一種含高分散性石墨烯片晶及液相表面導電膜的改性錦綸纖維的制備工藝，包括以下步驟：
步驟1：纖維素復合石墨烯片晶制備
將納米石墨烯顆粒、粘膠改性劑與粘膠紡絲液混合，噴粒至酸浴，制備成≤1微米的纖維素復合石墨烯顆粒，烘干；將納米石墨烯顆粒、粘膠改性劑與粘膠紡絲液混合后制備成纖維素膜，將纖維素膜打碎成≤1微米的纖維素復合石墨烯顆粒。
所述納米石墨烯顆粒粒徑為60-80納米；
所述石墨烯顆粒的加入量為粘膠紡絲液的質量為3%；所述粘膠改性的加入量為粘膠紡絲液的20%。
所述粘膠改性劑的組成為：
乙醇、氫氧化鋁、卵磷脂、粘膠溶液；
所述乙醇的濃度為30%；所述粘膠改性劑中氫氧化鋁的加入量為乙醇溶液質量的2.5%；所述卵磷脂的加入量為乙醇溶液質量的0.4%；所述粘膠溶液的加入量為乙醇溶液質量的的3倍。
所述粘膠改性劑的制備工藝：
將乙醇加熱到40℃，持續(xù)攪拌下緩慢加入卵磷脂和氫氧化鋁攪拌30min后，加入石墨烯納米顆粒，繼續(xù)攪拌至呈均一溶液，最后加入粘膠溶液，混合攪拌30min；將混合攪拌后的粘膠溶液進行超聲處理；所述超聲頻率為12KHz；然后進行超聲處理20min， 得粘膠改性劑；
采用此種方法制備的粘膠改性劑，加入到粘膠紡絲液中，制備的纖維素膜容易打碎成均勻的顆粒；而一般情況下，纖維素膜韌性較高，打碎的時候，容易產(chǎn)生大小不一的碎片，堵塞紡絲孔或者制備的纖維容易產(chǎn)生疵點和纖維產(chǎn)生斷頭。
同時改性劑的加入可以使纖維素晶體容易與后續(xù)工藝中的錦綸原料進行復配，使制備的錦綸纖維更能產(chǎn)生良好的吸濕、透氣的效果。
所述粘膠紡絲液中甲種纖維素含量為12.5%，含堿為2.5%；
粘膠紡絲液中甲種纖維素的含量的增多可以提高纖維素晶體與納米石墨烯顆粒之間的結合能力，從而提高終產(chǎn)品的產(chǎn)品的強力性能。
步驟2：纖維素復合錦綸顆粒制備
將制備的纖維素復合石墨烯顆粒與錦綸66造粒；
將錦綸66經(jīng)高速混合機混合，將制備的纖維素復合石墨烯顆粒加入混合機中與熔融物料進行混合，混合時間45min，然后經(jīng)過造粒機進行造粒，制備成纖維素復合錦綸顆粒；
所述纖維素復合石墨烯顆粒的加入量為錦綸66的15%。
步驟3：錦綸復合石墨烯顆粒制備
將納米石墨烯顆粒直接與錦綸66在高速混合機中進行混合造粒，混合時間260min；所述納米石墨烯顆粒的加入量為錦綸66質量的5%；然后利用造粒機造粒成錦綸復合石墨烯顆粒。
步驟4：紡絲
將制備的纖維素復合錦綸顆粒和錦綸復合石墨烯顆粒通過高速混合機進行混合，混合熔融完成后，進行熔融紡絲；
所述纖維素復合錦綸顆粒與錦綸復合石墨烯顆粒的質量比為1:5；合適的質量比既可以讓纖維素復合錦綸顆粒均勻的分布在制備的錦綸纖維上，同時不影響制備的錦綸纖維的物料指標。
混合物料經(jīng)螺桿擠出機熔融擠出；然后進行熔融紡絲；熔體紡絲流先經(jīng)過緩冷再進行驟冷，得初生纖維；
對初生纖維絲束進行牽伸定型處理；其中，所述牽伸采取兩級熱牽伸，一級熱牽伸倍率為2；二級熱牽伸倍率為2.5；牽伸倍率要做相應的調整；一級牽伸倍率不能過高；在熔融后牽伸定型過程中，纖維內(nèi)部含有大量的儲熱顆粒，內(nèi)部網(wǎng)狀結構還不太穩(wěn)固，如果一級牽伸過大，極容易引起錦綸纖維不均勻甚至斷裂。
最后經(jīng)過定型等后處理工序得一種具有優(yōu)良透氣性能的錦綸纖維。
實施例1、2、3制備的一種具有優(yōu)良透氣性能的錦綸纖維的相關指標，檢測結果見表1。
表1 本發(fā)明制備的一種含高分散性石墨烯片晶及液相表面導電膜的改性錦綸纖維的斷裂強度、斷裂伸長率、干熱收縮率的檢測結果
由上表可以看出，本發(fā)明制備的一種含高分散性石墨烯片晶及液相表面導電膜的改性錦綸纖維的吸濕率為25-27%；斷裂強度為6.5-6.8 g/d；斷裂伸長率為25-26%；干熱收縮率為0.5-0.6%。
實施例2制備的含高分散性石墨烯片晶及液相表面導電膜的改性錦綸纖維的纖維吸濕率較高，達到49%，這是普通的錦綸纖維所不能比擬的。
除非另有說明和本領域常用單位，本發(fā)明中所采用的百分數(shù)均為重量百分數(shù)，本發(fā)明所述的比例，均為質量比例。
最后應說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。