一种石墨烯复合涤纶纤维及其制备方法与流程

本申请涉及化学纤维，更具体地说，它涉及一种石墨烯复合涤纶纤维及其制备方法。背景技术：1、在纺织行业中，涤纶纤维因其优良的抗皱性、保形性和耐洗性而广受青睐。然而，随着科技的进步和消费者需求的多样化，对涤纶纤维的功能性要求也日益提高。石墨烯作为一种新兴的材料，以其独特的物理和化学性质，如优异的导电性、导热性、抗菌性等，在纺织领域展现出了巨大的应用潜力。2、然而，将石墨烯与涤纶纤维结合制备成石墨烯复合涤纶纤维时，面临着一个重要的技术问题，即上染率不佳。传统的涤纶纤维上染率较高，但石墨烯的加入改变了纤维的表面结构和化学性质，使得染料分子难以有效吸附和渗透，导致上染率降低，颜色不鲜艳，且颜色牢度也受到影响。3、这一问题不仅影响了石墨烯复合涤纶纤维的外观和手感，更重要的是限制了其在高端纺织品领域的应用。因此，如何提高石墨烯复合涤纶纤维的上染率，成为了纺织行业亟待解决的技术难题。技术实现思路1、为了提高石墨烯复合涤纶纤维的上染率，本申请提供一种石墨烯复合涤纶纤维及其制备方法。2、第一方面，本申请提供一种石墨烯复合涤纶纤维，采用如下的技术方案：3、一种石墨烯复合涤纶纤维，包括如下重量份原料：10-15份涤纶纤维、12-24份改性剂，所述石墨烯复合涤纶纤维为涤纶纤维经过改性剂改性得到，所述改性剂中包括石墨烯、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵与单宁酸。4、通过采用上述技术方案，石墨烯复合涤纶纤维解决了高纯度石墨烯纤维可纺性差的问题，充分发挥石墨烯与涤纶纤维的优异特性，使制得的复合材料具有更好的力学性能与导电性能，进一步的使用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵与单宁酸对石墨烯复合纤维改性，引入阳离子基团与亲水基团，从而提高纤维和阴离子染料之间的相互作用，提高纤维的上染率，解决石墨烯复合涤纶纤维上染率低且不能染鲜艳颜色的问题。5、可选的，所述改性剂中石墨烯、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、单宁酸的加入重量之比为1.5：1:(0.5-0.7)。6、通过采用上述技术方案，单宁酸是一种天然有机物，可以与染料分子发生化学反应，形成一种稳定的化合物，这种化合物具有很强的亲水性和亲纤维性，可以牢固的附着在纤维表面，不易被洗掉。3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵可以与纤维表面的官能团发生反应，通过化学键合将阳离子基团引入纤维中，从而实现对纤维的阳离子化改性，进一步提高纤维的上染率。7、可选的，所述改性剂中还可以加入聚乙烯亚胺，加入量为改性剂总重量的5-10％。8、通过采用上述技术方案，聚乙烯亚胺能够进一步提高纤维的吸附性能和固色性，其能够吸附染色分子更好的依附在纤维上，使染色效果更加鲜艳和持久。9、可选的，所述石墨烯复合涤纶纤维易于被阴离子染料染色。10、通过采用上述技术方案，经过改性制得的石墨烯复合涤纶纤维对阴离子染料具有良好的亲和性，染色过程能够更快速、更均匀的进行，使其更好的上色，利用阴离子染料对纤维进行染色使纤维具有更好的上染率。11、第二方面，本申请提供一种石墨烯复合涤纶纤维的制备方法，采用如下的技术方案：12、一种石墨烯复合涤纶纤维的制备方法，包括如下制备步骤：13、(1)使用氢氧化钠对涤纶纤维进行碱减量处理，将纤维捞出洗涤至中性后干燥；14、(2)配置石墨烯分散液；15、(3)取3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵与单宁酸混合后加入石墨烯分散液中搅拌溶解得到改性溶液，将步骤(1)得到的涤纶纤维浸渍于改性溶液中，原位沉积30-40min，55-65℃下烘干，重复上述操作3-6次，制得石墨烯复合涤纶纤维。16、通过采用上述技术方案，首先通过氢氧化钠对涤纶纤维进行碱处理，改善涤纶纤维的表面性质，增加其表面的粗糙度和活性基团，为后续的石墨烯复合提供更有利的条件，碱减量处理后的纤维经过洗涤至中性并干燥，确保纤维表面清洁，无残留碱液。制备得到均匀分散的石墨烯溶液，加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵与单宁酸混合得到改性溶液，经过碱预处理的涤纶纤维浸渍在改性溶液中使石墨烯与其他改性剂更好的附着在纤维表面，重复浸渍烘干操作，进一步确保石墨烯与其他改性剂能够均匀、稳定的附着在涤纶纤维上。17、优选的，所述石墨烯分散液为将石墨烯粉体分散在含硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液中，加入分散剂，调节温度为40-50℃，搅拌30-40min后得到。18、通过采用上述技术方案，得到更均匀分散的石墨烯分散液，石墨烯由于独特的二维结构和强大的π-π相互作用，易在水中发生团聚，通过硅酸钠和偏硅酸钠分子中的极性基团与石墨烯表面发生相互作用，削弱石墨烯片层间的相互作用，使其能更好的分散，其次硅酸钠和偏硅酸钠还能够在石墨烯表面形成一层保护层，保护石墨烯不发生其他不利反应。19、可选的，所述石墨烯分散液中石墨烯粉体、硅酸钠以及偏硅酸钠的加入比例为1:1.5:1.2-1.3。20、通过采用上述技术方案，硅酸钠和偏硅酸钠中的硅元素能够与涤纶纤维表面发生化学键合，从而增强纤维与石墨烯的结合力，这种化学键合不仅提高了石墨烯在纤维上的附着牢固度，还有助于提纤维的整体性能，通过合理的控制硅酸钠和偏硅酸钠的比例，进一步优化纤维的改性效果。21、可选的，所述石墨烯分散液中加入的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。22、通过采用上述技术方案，聚乙烯吡咯烷酮是一种具有亲水性的聚合物，与多种溶剂都具有良好的相容性，提高纤维的上染率的同时还可以石墨烯表面形成一层薄薄的保护膜，通过空间位阻效应有效阻止石墨烯粉料的团聚，使石墨烯能够形成均匀的分散液。23、综上所述，本申请具有以下有益效果：24、1、由于本申请采用改性剂对涤纶纤维表面改性，石墨烯涂覆在涤纶纤维表面形成复合纤维，提高涤纶纤维的各项性能，同时在改性剂中加入了3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵与单宁酸进一步对纤维改性，为纤维表面引入更易吸附染料的基团，提高纤维的上染率。25、2、本申请中优选加入聚乙烯亚胺，其氨基与涤纶纤维表面的羟基、羧基等基团能够发生反应生成氢键，实现与涤纶的紧密结合，发挥其良好的吸附染料分子的性能，形成稳定的染料吸附层，提高染料的上染率。26、3、本申请的方法，通过碱预处理后放入浸渍剂中反复浸渍烘干处理，使石墨烯以及改性剂能够均匀、稳定的附着在涤纶纤维上，提高纤维的性能与上染率。技术特征：1.一种石墨烯复合涤纶纤维，其特征在于，包括如下重量份原料：2.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合涤纶纤维，其特征在于：所述改性剂中石墨烯、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、单宁酸的加入重量之比为1.5：1:（0.5-0.7）。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合涤纶纤维，其特征在于：所述改性剂中还可以加入聚乙烯亚胺，加入量为改性剂总重量的5-10％。4.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合涤纶纤维，其特征在于：所述石墨烯复合涤纶纤维易于被阴离子染料染色。5.一种根据权利要求1-2任一所述的石墨烯复合涤纶纤维的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：6.根据权利要求5所述的石墨烯复合涤纶纤维的制备方法，其特征在于：所述石墨烯分散液为将石墨烯粉体分散在含硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液中，加入分散剂，调节温度为40-50℃，搅拌30-40min后得到。7.根据权利要求6所述的石墨烯复合涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述石墨烯分散液中石墨烯粉体、硅酸钠以及偏硅酸钠的加入比例为1:1.5:1.2-1.3。8.一种根据权利要求6所述的石墨烯复合涤纶纤维的制备方法，其特征在于：所述石墨烯分散液中加入的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。技术总结本申请涉及化学纤维技术领域，具体公开了一种石墨烯复合涤纶纤维及其制备方法。一种石墨烯复合涤纶纤维，包括如下重量份原料：10‑15份涤纶纤维、12‑24份改性剂，所述石墨烯复合涤纶纤维为涤纶纤维经过改性剂改性得到，所述改性剂中包括石墨烯、3‑氯‑2‑羟丙基三甲基氯化铵与单宁酸；其制备方法为：对涤纶纤维碱处理后烘干，放入石墨烯分散液与3‑氯‑2‑羟丙基三甲基氯化铵、单宁酸的混合溶液中浸渍原位沉积30‑40min，55‑65℃下烘干，重复上述操作3‑6次制得。本申请的组合物可用于高端纺织品制造，其具有上染率好的优点。技术研发人员：许国良,赵成芳受保护的技术使用者：杭州奔马化纤纺丝有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/21