本發(fā)明涉及一種棉纖維的制備工藝，特別涉及一種帶有石墨烯棉纖維的制備工藝，屬于化工產(chǎn)品制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石墨烯是一種新型碳納米輕質(zhì)材料，是一種平面單層緊密打包成一個(gè)二維蜂窩晶格的碳原子，并且是所有其他維度的石墨材料的基本構(gòu)建模塊，其具有最薄、最大比表面積、最硬、最抗拉等諸多史上最強(qiáng)性質(zhì)和高性能傳感器功能、類似催化劑功能等獨(dú)特性質(zhì)。目前主要有4種制備石墨烯的方法：微機(jī)械剝離法、氣相沉積法、外延生長法、氧化石墨還原法。石墨烯的出現(xiàn)，有望在構(gòu)造材料、電子器件功能性材料等諸多領(lǐng)域引發(fā)材料革命。由于其具有許多特殊性質(zhì)，有日本的研究人員驚呼石墨烯是“神仙創(chuàng)造”的材料。許多學(xué)者稱石墨烯為“改變21世紀(jì)的材料”，并預(yù)測(cè)“21世紀(jì)將是碳(c)的時(shí)代”。相比于現(xiàn)有材料，石墨烯擁有眾多“史上最強(qiáng)”性能。最薄的材料：單層石墨烯只有一個(gè)碳原子的厚度，厚度大約為0.335nm，相當(dāng)于一個(gè)頭發(fā)絲的20萬分之一，1毫米厚的石墨中有將近150萬層左右的石墨烯。
最硬的材料：石墨是礦物質(zhì)中最軟的材料，其莫氏硬度只有1-2級(jí)。但是，如果石墨被分離成一個(gè)碳原子厚度的石墨烯時(shí)，其性能則發(fā)生突變，硬度將比莫氏硬度10級(jí)的金剛石還高。
超大比表面積：理想的單層石墨烯的比表面積能夠達(dá)到2630m2/g，普通的活性炭的比表面積僅為1500m2/g。超大的比表面積使得石墨烯成為潛力巨大的儲(chǔ)能材料。強(qiáng)導(dǎo)電性：石墨烯中的電子沒有質(zhì)量，電子的運(yùn)動(dòng)速度超過了在其他金屬單體或是半導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)速度，能夠達(dá)到光速的1/300，所以石墨烯擁有超強(qiáng)導(dǎo)電性。
由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，石墨烯有望在半導(dǎo)體、光伏、鋰電池、航天、軍工、顯示器等傳統(tǒng)行業(yè)和新興行業(yè)帶來革命性進(jìn)步，石墨烯應(yīng)用于紡織纖維領(lǐng)域制備抗靜電、抗菌、吸附等多功能材料是近年來的發(fā)展方向，通常的方法是將石墨烯添加到紡絲液中制得含石墨烯的功能纖維，或者采用后整理的方法使石墨烯與紗線或織物發(fā)生交聯(lián)制得功能織物。前種方法僅局限于制備合成纖維，后種方法需要加入交聯(lián)劑或粘合劑，影響織物的醫(yī)用、服用性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)將石墨烯直接添加到紡絲液中制得含有石墨烯功能的纖維，或者采用后整理的方法使石墨烯與紗線或織物發(fā)生交聯(lián)制得功能織物。前種方法僅局限于制備合成纖維，后種方法需要加入交聯(lián)劑或粘合劑等其它原料，影響織物的醫(yī)用和使用性能，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)出的含有石墨烯織物存在制備方法比較復(fù)雜，纖維結(jié)構(gòu)粗糙，織物容易斷裂，伸長率較低，服用性能較差，并且產(chǎn)量較低的缺陷，從而提供一種新的技術(shù)方案。
為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種帶有石墨烯棉纖維的制備方法，其帶有石墨烯棉纖維是利用石墨烯溶液與棉纖維進(jìn)行混合，經(jīng)過漿粕、浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解、混合、過濾、脫泡、紡絲、牽伸、切斷、精練、烘干工藝制備而成，再通過紡絲工藝制備成布匹；
石墨烯溶液的制備方法和步驟是：先將濃度為6g/l的石墨烯溶液2.0l在溫度為60℃時(shí)，利用超聲波進(jìn)行震蕩分散30分鐘，然后加入多巴胺5g溶解后，再加入茶多酚15g進(jìn)行攪拌混合，攪拌時(shí)間為30分鐘，靜置2分鐘，得石墨烯溶液，將石墨烯溶液加入2kg棉纖維素，攪拌20分鐘后，再過濾后得到混合均勻的石墨烯棉纖維。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)工藝簡單，易于操作，且產(chǎn)量較高。開發(fā)出的石墨烯棉纖維可廣泛應(yīng)用于服裝及產(chǎn)業(yè)用紡織品等領(lǐng)域。制取的石墨烯棉纖維為基體，具有良好的吸濕透氣、柔軟手感及染色性能，而且具有石墨烯超高的強(qiáng)度、熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率和抗菌等特性，纖維的導(dǎo)電及熱學(xué)性能與常規(guī)再生纖維素纖維相比均有提高，并增加了纖維的耐高溫阻燃、遠(yuǎn)紅外線、抗菌防臭、保溫蓄熱、抗靜電、防紫外線、高吸濕吸水作用?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)制備方法過程較復(fù)雜，纖維結(jié)構(gòu)粗糙，容易斷裂，伸長率較低，服用性能較差，產(chǎn)量較低的缺陷。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，
并不用于限定本發(fā)明。
實(shí)施例一：一種帶有石墨烯棉纖維的制備方法，包括以下步驟：
帶有石墨烯棉纖維是利用石墨烯溶液與棉纖維混合，經(jīng)過漿粕、浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解、混合、過濾、脫泡、紡絲、牽伸、切斷、精練、烘干工藝制備而成，再通過紡絲工藝制備成布匹。
石墨烯溶液的制備方法和步驟：先將濃度為6g/l的石墨烯溶液2.0l利用超聲波進(jìn)行震蕩分散，然后加入多巴胺5g溶解后，再加入茶多酚15g的進(jìn)行攪拌混合，靜置2分鐘，得石墨烯溶液。石墨烯棉纖維的制備方法：將石墨烯溶液加入2kg棉纖維素中，攪拌20分鐘后，再過濾后得到混合均勻的石墨烯棉纖維。石墨烯棉纖維；其濕法紡絲設(shè)備是傳統(tǒng)的粘膠纖維紡絲設(shè)備；
石墨烯棉纖維的制造流程為：漿粕、浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解、混合、過濾、脫泡、紡絲、牽伸、切斷、精練、烘干。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試：本發(fā)明所生產(chǎn)的石墨烯共混再生棉纖維素纖維成品指標(biāo)是：纖度4.55dtex，干斷裂強(qiáng)度1.82cn/dtex，濕斷裂強(qiáng)度0.96cn/dtex，干斷裂伸長率18.2％，質(zhì)量比電阻8.1×10ω·g/cm，纖維熱分解溫度312℃。
實(shí)施例二：一種帶有石墨烯棉纖維的制備方法，包括以下步驟：
石墨烯溶液的制備方法和步驟：先將濃度為7g/l的石墨烯溶液3.0l利用超聲波進(jìn)行震蕩分散，然后加入多巴胺56g溶解后，再加入茶多酚15g的進(jìn)行攪拌混合，靜置2分鐘，得石墨烯溶液。石墨烯棉纖維的制備方法：將石墨烯溶液加入2kg棉纖維素，攪拌20分鐘后，再過濾后得到混合均勻的石墨烯棉纖維。實(shí)驗(yàn)也證明了紡織材料中含有石墨烯成分。
石墨烯棉纖維制成紡織材料的流程同實(shí)施例一。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試：本發(fā)明所生產(chǎn)的石墨烯共混再生纖維素纖維成品指標(biāo)是：纖度4.64dtex，干斷裂強(qiáng)度1.91cn/dtex，濕斷裂強(qiáng)度0.96cn/dtex，干斷裂伸長率19.2％，質(zhì)量比電阻8.3×10ω·g/cm，纖維熱分解溫度323℃。
實(shí)施例三，一種帶有石墨烯棉纖維的制備方法，包括以下步驟：
石墨烯溶液的制備方法和步驟：先將濃度為7g/l的石墨烯溶液2.0l利用超聲波進(jìn)行震蕩分散，然后加入多巴胺8g溶解后，再加入茶多酚20g的進(jìn)行攪拌混合，靜置2分鐘，得石墨烯溶液。石墨烯棉纖維的制備方法：將石墨烯溶液加入2kg棉纖維素，攪拌20分鐘后，再過濾后得到混合均勻的石墨烯棉纖維。
石墨烯棉纖維制成紡織材料的流程同實(shí)施例一。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試：本發(fā)明所生產(chǎn)的石墨烯共混再生纖維素纖維成品指標(biāo)是：纖度4.84dtex，干斷裂強(qiáng)度1.88cn/dtex，濕斷裂強(qiáng)度0.97cn/dtex，干斷裂伸長率19.7％，質(zhì)量比電阻8.3×10ω·g/cm，纖維熱分解溫度331℃。
實(shí)施例四：一種帶有石墨烯棉纖維的制備方法，包括以下步驟：
石墨烯溶液的制備方法和步驟：先將濃度為6g/l的石墨烯溶液2.0l利用超聲波進(jìn)行震蕩分散，然后加入多巴胺7g溶解后，再加入茶多酚20g的進(jìn)行攪拌混合，靜置2分鐘，得石墨烯溶液。石墨烯棉纖維的制備方法：將石墨烯溶液加入2kg棉纖維素，攪拌20分鐘后，再過濾后得到混合均勻的石墨烯棉纖維。
石墨烯棉纖維制成紡織材料的流程同實(shí)施例一。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試：本發(fā)明所生產(chǎn)的石墨烯共混再生纖維素纖維成品指標(biāo)是：纖度4.79dtex，干斷裂強(qiáng)度1.85cn/dtex，濕斷裂強(qiáng)度0.94cn/dtex，干斷裂伸長率18.9％，質(zhì)量比電阻8.3×10ω·g/cm，纖維熱分解溫度334℃。
實(shí)施例五：一種帶有石墨烯棉纖維的制備方法，包括以下步驟：
石墨烯溶液的制備方法和步驟：先將濃度為6g/l的石墨烯溶液2.5l利用超聲波進(jìn)行震蕩分散，然后加入多巴胺9g溶解后，再加入茶多酚21g的進(jìn)行攪拌混合，靜置2分鐘，得石墨烯溶液。石墨烯棉纖維的制備方法：將石墨烯溶液加入2kg棉纖維素，攪拌20分鐘后，再過濾后得到混合均勻的石墨烯棉纖維。
石墨烯棉纖維；濕法紡絲設(shè)備可用傳統(tǒng)的粘膠纖維紡絲設(shè)備；
石墨烯棉纖維制成紡織材料的流程同實(shí)施例一。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試：本發(fā)明所生產(chǎn)的石墨烯共混再生纖維素纖維成品指標(biāo)：纖度4.85dtex，干斷裂強(qiáng)度1.90cn/dtex，濕斷裂強(qiáng)度0.96cn/dtex，干斷裂伸長率18.9％，質(zhì)量比電阻8.4×10ω·g/cm，纖維熱分解溫度338℃。
實(shí)施例六：一種帶有石墨烯棉纖維的制備方法，包括以下步驟：
石墨烯溶液的制備方法和步驟：先將濃度為6g/l的石墨烯溶液2.0l利用超聲波進(jìn)行震蕩分散，然后加入多巴胺8g溶解后，再加入茶多酚17g的進(jìn)行攪拌混合，靜置2分鐘，得石墨烯溶液。石墨烯棉纖維的制備方法：將石墨烯溶液加入2kg棉纖維素，攪拌20分鐘后，再過濾后得到混合均勻的石墨烯棉纖維。
石墨烯棉纖維；濕法紡絲設(shè)備可用傳統(tǒng)的粘膠纖維紡絲設(shè)備；
石石墨烯棉纖維制成紡織材料的流程同實(shí)施例一。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試：本發(fā)明所生產(chǎn)的石墨烯共混再生纖維素纖維成品指標(biāo)：纖度4.90dtex，干斷裂強(qiáng)度1.90cn/dtex，濕斷裂強(qiáng)度0.97cn/dtex，干斷裂伸長率19.2％，質(zhì)量比電阻8.1×10ω·g/cm，纖維熱分解溫度339℃。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試
將實(shí)施例制備得到的石墨烯棉纖維進(jìn)行如下測(cè)試：
(1)斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率：測(cè)試方法為gb/t3923.1-1997織物斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測(cè)定；
(2)透氣率：測(cè)試方法為gbt5453-1997紡織物透氣性檢測(cè)；
(3)遠(yuǎn)紅外法向發(fā)射率：按照fz/t64010-2000檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)；
(4)抑菌檢性：按照gb/t20944.3-2008檢驗(yàn)方法，以金黃色葡萄球菌為例；
實(shí)施例1～6的性能測(cè)試結(jié)果：
實(shí)施例1：斷裂強(qiáng)度(n/tex)57；斷裂伸長率(％)66；透氣率(mm/s)235.4遠(yuǎn)紅外法向發(fā)射率(％)0.91；抑菌檢性(％)95。
實(shí)施例2：斷裂強(qiáng)度(n/tex)57；斷裂伸長率(％)67；透氣率(mm/s)237.1遠(yuǎn)紅外法向發(fā)射率(％)0.91；抑菌檢性(％)95。
實(shí)施例3：斷裂強(qiáng)度(n/tex)57；斷裂伸長率(％)66；透氣率(mm/s)236.8遠(yuǎn)紅外法向發(fā)射率(％)0.90；抑菌檢性(％)95。
實(shí)施例4：斷裂強(qiáng)度(n/tex)58；斷裂伸長率(％)67；透氣率(mm/s)232.2遠(yuǎn)紅外法向發(fā)射率(％)0.91；抑菌檢性(％)96。
實(shí)施例5：斷裂強(qiáng)度(n/tex)58；斷裂伸長率(％)67；透氣率(mm/s)231.8遠(yuǎn)紅外法向發(fā)射率(％)0.91；抑菌檢性(％)96。
實(shí)施例6：斷裂強(qiáng)度(n/tex)58；斷裂伸長率(％)67；透氣率(mm/s)234.7遠(yuǎn)紅外法向發(fā)射率(％)0.91；抑菌檢性(％)97。