的速度攪拌15s，重復(fù)此干態(tài)混合過程6 次，再加入平均直徑為10納米的多壁碳納米管7千克和平均直徑為10納米的納米炭黑7 千克，以20000r/min的速度攪拌25s，重復(fù)此干態(tài)混合過程4次，得到含氧化石墨稀、納米 二氧化鈦（TiO2)、碳納米管和納米炭黑的納米復(fù)合填料；將上述得到的納米復(fù)合填料加入 100千克乙二醇中，在常溫下先機(jī)械攪拌30分鐘，再經(jīng)超聲波分散90分鐘，形成均勻、穩(wěn)定 分散的混合漿液B;將混合漿液B和精對苯二甲酸按照乙二醇/精對苯二甲酸為2/1的摩 爾比加入反應(yīng)釜中，并加入鈦系催化劑，在215~235°C進(jìn)行酯化，然后在260~280°C進(jìn)行 聚合，從而制得含質(zhì)量百分比為14 %的納米復(fù)合填料的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)作為 B組分聚酯，經(jīng)檢測，其中的聚酯的特性黏度為0. 62dL/g，部分還原石墨烯的碳/氧原子比 為 5.6/1;
[0094] 取上述得到的A組分聚酯和B組分聚酯結(jié)晶、干燥后分別喂入并聯(lián)的單螺桿擠出 機(jī)中進(jìn)行熔融復(fù)合紡絲，經(jīng)熔體管路、計量栗和入口孔徑為1. 4_、出口孔徑為0. 7_、長徑 比為2、縱截面為錐形的并列型復(fù)合噴絲板擠出，調(diào)節(jié)計量栗轉(zhuǎn)速使A組分聚酯和B組分聚 酯的擠出質(zhì)量比為85/15,然后在1000米/分的紡絲速度下紡絲、卷繞得到每根纖維外表面 積的20 %為B組分聚酯的高分子復(fù)合原生纖維；進(jìn)而在120°C進(jìn)行牽伸和松弛熱定型，牽 伸比為2. 0倍，松弛百分比為牽伸比的15 % ;并在90°C、無氧條件下進(jìn)行紫外光輻照30分 鐘，紫外光波長為700nm，最終得到單絲纖度為5.Odtex、纖維外表面積的20 %為B組分聚 酯的高分子復(fù)合功能纖維，其性能如表1所示，具有抗靜電、抗菌和阻燃效果，其中的部分 還原石墨烯的碳/氧原子比達(dá)到9/1。
[0095] 表1實(shí)施例1~10氧化石墨烯原料規(guī)格以及符合纖維性能數(shù)據(jù)
[0096]
[0097] 上述實(shí)施例并非是對于本發(fā)明的限制，本發(fā)明并非僅限于上述實(shí)施例，只要符合 本發(fā)明要求，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含部分還原石墨烯的高分子復(fù)合功能纖維，其特征在于包括A組分和B組分，A 組分與B組分的質(zhì)量比為75/25~95/5,且二者以部分外露型、并列型或皮芯型相組合，以 使每根纖維外表面積的20~100 %為B組分； 所述的A組分為含質(zhì)量百分比為0. 1~1 %部分還原石墨烯的聚酯； 所述的B組分為含質(zhì)量百分比為4~20 %納米復(fù)合填料的聚酯；其中納米復(fù)合填料包 括部分還原石墨烯和納米二氧化鈦（TiO2),納米二氧化鈦（TiO2)與部分還原石墨烯的質(zhì)量 比為1/3~3/1 ; 所述的部分還原石墨烯的碳/氧原子比達(dá)到9/1~15/1 ; 所述的聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT)、聚對苯二 甲酸丁二醇酯（PBT)或聚對萘二甲酸乙二醇酯（PEN)。2. 如權(quán)利要求1所述的一種含部分還原石墨烯的高分子復(fù)合功能纖維，其特征在于所 述的B組分中納米復(fù)合填料除含有部分還原石墨烯和納米二氧化鈦（TiO 2)外，還可以包括 碳納米管、納米炭黑中的一種或兩種。3. 如權(quán)利要求1所述的一種含部分還原石墨烯的高分子復(fù)合功能纖維，其特征在于所 述的B組分中部分還原石墨烯的質(zhì)量百分比為1~5 %。4. 如權(quán)利要求2所述的一種含部分還原石墨烯的高分子復(fù)合功能纖維，其特征在于所 述的B組分中碳納米管與部分還原石墨烯的質(zhì)量比為1/1~3/1 ;所述的B組分中納米炭 黑與部分還原石墨烯的質(zhì)量比為1/1~9/1。5. 制備如權(quán)利要求1所述的一種含部分還原石墨烯的高分子復(fù)合功能纖維的方法，其 特征在于該方法包括以下步驟： 步驟（1)、制備含質(zhì)量百分比為〇. 1~1 %部分還原石墨烯的聚酯作為A組分聚酯： I. 1在常溫下將碳/氧原子比為3/1~5/1、片層層數(shù)為2~8層、片層厚度為2~20 納米、二維平面尺寸為0. 2~2微米的氧化石墨烯粉末加入醇A中，先機(jī)械攪拌10~30分 鐘，再經(jīng)超聲波分散30~60分鐘，形成均勾、穩(wěn)定分散的混合衆(zhòng)液A ; 1. 2將步驟（I. 1)得到的混合漿液A和精對苯二甲酸或精2, 6-萘二甲酸二甲酯在反應(yīng) 釜中進(jìn)行酯化、聚合，制得含質(zhì)量百分比為〇. 1~1 %的部分還原石墨烯的聚對苯二甲酸乙 二醇酯（PET)、聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT)、聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT)或聚對萘二甲 酸乙二醇酯（PEN)，作為A組分聚酯； 步驟⑵、制備含質(zhì)量百分比為4~20 %的含部分還原石墨烯和納米二氧化鈦（TiO2) 的納米復(fù)合填料的聚酯作為B組分聚酯： 2. 1在常溫下將碳/氧原子比為3/1~5/1、片層層數(shù)為2~8層、片層厚度為2~20 納米、二維平面尺寸為0. 2~2微米的氧化石墨稀粉末與納米二氧化鈦（TiO2)加入高速攪 拌機(jī)中，以10000~30000r/min的速度攪拌5~25s，重復(fù)此干態(tài)混合過程2~6次；或者先 用上述方法采將氧化石墨烯粉末與納米二氧化鈦（TiO 2)進(jìn)行干態(tài)混合，保證其充分接觸， 再加入碳納米管或納米炭黑或碳納米管和納米炭黑兩種，重復(fù)此干態(tài)混合過程2~6次，得 到納米復(fù)合填料； 所述的納米復(fù)合填料中的納米二氧化鈦（TiO2)和氧化石墨稀的質(zhì)量比為1/3~3/1 ; 所述的納米復(fù)合填料中的碳納米管和氧化石墨烯的質(zhì)量比為1/1~3/1 ; 所述的納米復(fù)合填料中的納米炭黑和氧化石墨稀的質(zhì)量比為1/1~9/1 ; 2. 2將步驟（2. 1)得到的納米復(fù)合填料粉末加入醇B中進(jìn)行濕態(tài)混合，先機(jī)械攪拌 10~30分鐘，再經(jīng)超聲波分散30~90分鐘，形成均勻、穩(wěn)定分散的混合漿液B ; 所述的醇A、B各自獨(dú)立為乙二醇、1，3-丙二醇或1，4- 丁二醇； 2. 3將步驟（2. 2)得到的混合漿液B和精對苯二甲酸或精2, 6-萘二甲酸二甲酯在反 應(yīng)釜中進(jìn)行酯化、聚合，制得含質(zhì)量百分比為4~20 %的含部分還原石墨烯的納米復(fù)合填 料的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT)、聚對苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)或聚對萘二甲酸乙二醇酯（PEN)作為B組分聚酯； 所述的醇B與精對苯二甲酸或精2, 6-萘二甲酸二甲酯的摩爾比為1. 2/1~2. 4/1 ; 步驟（3)、制備包括A組分和B組分的高分子復(fù)合功能纖維： 3. 1將步驟A得到的A組分聚酯和步驟B得到的B組分聚酯結(jié)晶、干燥后分別喂入并 聯(lián)的單螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融復(fù)合紡絲，經(jīng)熔體管路、計量栗和復(fù)合噴絲板擠出，調(diào)節(jié)計量 栗轉(zhuǎn)速使A組分聚酯和B組分聚酯的擠出質(zhì)量比為75/25~95/5,然后在500~1500米/ 分的紡絲速度下紡絲、卷繞得到包括A組分和B組分的高分子復(fù)合原生纖維，且使每根纖維 外表面積的20~100 %為B組分聚酯； 3. 2將步驟（3. 1)得到的高分子復(fù)合原生纖維在80~160°C進(jìn)行牽伸和松弛熱定型， 牽伸比為1. 5~2. 5倍，松弛百分比為牽伸比的10~20 %，并通過還原處理使纖維中的部 分還原石墨烯進(jìn)一步還原至碳/氧原子比達(dá)到9/1~15/1，從而得到包括A組分和B組分 的高分子復(fù)合功能纖維。6. 如權(quán)利要求5所述的一種含部分還原石墨烯的高分子復(fù)合功能纖維的制備方法，其 特征在于步驟（2)所述的納米二氧化鈦（TiO 2)的直徑小于或等于氧化石墨烯的片層厚度； 所述的碳納米管的外徑小于或等于氧化石墨烯的片層厚度；所述的納米炭黑的直徑小于或 等于氧化石墨烯的片層厚度。7. 如權(quán)利要求5所述的一種含部分還原石墨烯的高分子復(fù)合功能纖維的制備方法，其 特征在于步驟（3. 1)所述的復(fù)合噴絲板的類型為部分外露型、并列型或皮芯型，出口孔徑 為0? 3~0? 7mm，長徑比為2~4〇8. 如權(quán)利要求7所述的一種含部分還原石墨烯的高分子復(fù)合功能纖維的制備方法，其 特征在于所述的復(fù)合噴絲板的縱截面至少具有一段沿擠出方向逐漸收縮的形狀，使熔體在 通過口模時受到拉伸作用；為了充分實(shí)現(xiàn)這種拉伸作用并避免噴絲板堵塞，噴絲板縱截面 中逐漸收縮的形狀為半雙曲線形。9. 如權(quán)利要求5所述的一種含部分還原石墨烯的高分子復(fù)合功能纖維的制備方法，其 特征在于步驟（3. 1)所述的還原處理為紫外光輻照或等離子體處理； 其中所述的紫外光福照還原處理?xiàng)l件是紫外光波長為500~900nm，福照時間為30~ 90分鐘，纖維處理溫度為20~160 °C ; 其中所述的等離子體處理還原處理?xiàng)l件是氣氛為氫氣或氫氣/氬氣比例為2/1的混 合氣體，工作氣壓為10~l〇〇Pa，功率為50~100W，處理時間為10~90分鐘，處理溫度為 20~6(TC〇10. 如權(quán)利要求9所述的一種含部分還原石墨烯的高分子復(fù)合功能纖維的制備方法， 其特征在于紫外光輻照處理在無氧氣氛中進(jìn)行。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種含部分還原石墨烯的高分子復(fù)合功能纖維及其制備方法。本發(fā)明纖維包括A組分、B組分，以部分外露型、并列型或皮芯型相組合，且每根纖維外表面積的20～100﹪為B組分。該方法是將0.1～1wt﹪部分還原石墨烯的聚酯和含4～20wt﹪的含部分還原石墨烯和TiO2的納米復(fù)合填料的聚酯結(jié)晶、干燥后進(jìn)行熔融復(fù)合紡絲，然后在80～160℃下牽伸、松弛熱定型，并通過還原處理使纖維中部分還原石墨烯還原至碳/氧原子比達(dá)到9/1～15/1即可。本發(fā)明制得的纖維可在較高紡絲速度下生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高；具有較低單絲纖度、較高強(qiáng)度和較低電阻率，滿足抗靜電需求；同時具有抗菌和阻燃性能，因而具有良好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】D01F1/09, D01F11/08, C08G63/183, D01F8/14, C08K3/22, C08K7/24, C08K3/04, C08G63/189, D01F1/07
【公開號】CN105002595
【申請?zhí)枴緾N201510430677
【發(fā)明人】洪亮, 陳鵬
【申請人】中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月21日