[发明专利]一种石墨烯原位聚合改性聚酰胺6全牵伸丝及其制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯原位聚合改性聚酰胺6全牵伸丝及其制备方法，包括以下步骤：将石墨烯原位聚合改性聚酰胺6切片进行熔融纺丝，冷却后先得到预取向丝，然后进行拉伸，得到全牵伸丝；在纺丝的过程中，螺杆温度为265～280℃，纺丝箱温度为270～290℃，纺丝箱压力为100～200bar，所述纺丝的卷绕速度为3800～4500m/min。本发明所提供的制备方法，石墨烯原位聚合改性PA6良好的抗静电特性，不需要添加抗静电性能的纺织助剂，制备方法简单，易于操作。本发明所墨烯原位聚合改性聚酰胺6全牵伸丝，拉伸强度为8.25～8.6dN/dTex，伸长率为17％～25％。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，具体而言，涉及一种石墨烯原位聚合改性聚酰胺6全牵伸丝及其制备方法。

背景技术

聚酰胺纤维是以分子主链含有酰胺基团(-CONH)的聚合物纺制而成的一类合成纤维。聚酰胺6(聚己内酰胺，PA6)工业上一般是由己内酰胺开环缩聚制得。

聚酰胺纤维性能优良，耐磨性好，断裂强度较高，回弹性和耐疲劳性优良，吸湿性低于天然纤维和再生纤维，染色性能好。缺点是耐光性较差，在长时间的日光和紫外灯光照射下，强度下降。由于聚酰胺纤维具有诸多优良性能，在民用和产业等领域应用广泛，如在服用方面主要用于制袜子、内衣、衬衣、运动衫等，还可以和棉、毛、黏胶等纤维混纺，混纺织物具有很好的耐磨损性能，还可制作寝具、室外饰物及家具用布；在产业方面主要用于制作轮胎帘子布、传送带、运输带、渔网、绳缆等，涉及交通运输、渔业、军工等诸多领域。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，兼具强和韧的特点。单层石墨烯理论抗拉强度和弹性模量分别为125GPa和1.1TPa，杨氏模量约为42N/m²，因此石墨烯对高分子材料的增强和增韧效果明显。同时，石墨烯最重要的性质之一就是它独特的载流子特性和无质量的狄拉克费米子属性。其电子迁移率可达到2×10⁵cm²/V·s，约为硅中电子迁移率的140倍，砷化镓的20倍，温度稳定性高，电导率可达10⁸Ω/m,面电阻约为31Ω/sq(310Ω/m²)，比铜或银更低，是室温下导电最好的材料。石墨烯比表面积大(2630m²/g)，热导率(室温下是5000W·m^-1·K^-1)是硅的36倍，砷化镓的20倍，铜(室温下401W·m^-1·K^-1)的十倍多。因此，石墨烯高分子复合材料，抗静电和导热性能优越。

中国专利“一种石墨烯复合材料的间歇式生产设备以及制备方法”(CN2017102227140)和“一种石墨烯复合材料的连续式生产设备以及制备方法”(CN2017102227155)分别报道了石墨烯原位聚合改性PA6的不同的生产设备和制备方法。功能性石墨烯原位聚合改性PA6具有良好的增强增韧、抗菌抑菌和抗紫外特性，为功能性PA6纤维的制造，提供了原料基础。

常规的PA6，结晶温度大约为160℃；功能性石墨烯原位聚合改性PA6，其结晶温度则转变为大约190℃。常规的PA6，材料导热系数为0.25W·m^-1·K^-1，石墨烯原位聚合改性PA6(石墨烯含量0.1％wt)的导热系数转变为0.48W·m^-1·K^-1。材料热性能的变化，对纺丝工艺影响巨大。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种墨烯原位聚合改性聚酰胺6全牵伸丝的制备方法，所述的制备方法针对墨烯原位聚合改性聚酰胺6采用特定的纺丝参数，石墨烯原位聚合改性PA6良好的抗静电特性，本发明所述的全牵伸丝的纺制过程中，不需要添加抗静电性能的纺织助剂，其他纺织用化纤油剂，则按普通PA6纺丝工艺要求使用，方法简单，易于操作。