[发明专利]一种石墨烯增强型聚酯纤维的制备方法

说明书

本发明涉及纺织纤维领域，公开了一种石墨烯增强型聚酯纤维的制备方法，包括：1)将石墨烯粉添加到去离子水中分散均匀并调pH值至11‑12，加热至65‑75℃，然后一边滴加硫酸铝溶液，一边调节pH为6‑7，滴加完毕后，搅拌熟化，洗涤至中性，烘干，制得一次包覆石墨烯；2)将一次包覆石墨烯与水、聚乙二醇混合后进行研磨，洗涤、烘干后得到二次包覆石墨烯；3)PET切片的制备；4)纺丝，制得成品。本发明方法制得的聚酯纤维能够在保持聚酯纤维手感的前提下，有效提高聚酯纤维的强度性。并且本发明在聚酯纤维中添加石墨烯，能够提高石墨烯的分散性，使其不易团聚。

技术领域

本发明涉及纺织纤维领域，尤其涉及一种石墨烯增强型聚酯纤维的制备方法。

背景技术

聚酯纤维是合成纤维中的一个重要品种，是以精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物——聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，经纺丝和后处理制成的纤维。聚酯纤维是主要的纺织纤维之一。

目前市面上有很多种高强度聚酯纤维产品，通常是在聚酯纤维中添加具有增强功能的添加剂。比如，申请号为CN201710443947.3的专利公开了一种改性聚酯纤维制品，所述改性聚酯纤维制品的聚酯纤维内部和外部存在石墨烯片层；所述聚酯纤维制品包括聚酯纤维、聚酯纤维纱线和聚酯纤维织物。该发明同时在聚酯纤维内部和外部附着或填加石墨烯，增加了石墨烯存在的均匀性和牢固性；该发明通过添加石墨烯和/或生物质石墨烯提高了聚酯纤维的强度。

但是类似上述在聚酯纤维中直接添加增强剂的技术方案，通过会由于增强剂与聚酯材料的相容性较差而导致分散性差，容易团聚，从而影响功能的发挥。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种石墨烯增强型聚酯纤维的制备方法。本发明方法制得的聚酯纤维能够在保持聚酯纤维手感的前提下，有效提高聚酯纤维的强度性。并且本发明在聚酯纤维中添加石墨烯，能够提高石墨烯的分散性，使其不易团聚。

本发明的具体技术方案为：一种石墨烯增强型聚酯纤维的制备方法，包括以下步骤：

1)将石墨烯粉添加到去离子水中分散均匀并调pH值至11-12，加热至65-75℃，然后一边滴加硫酸铝溶液，一边调节pH为6-7，滴加完毕后，搅拌熟化，洗涤至中性，烘干，制得一次包覆石墨烯；

2)将一次包覆石墨烯与水、聚乙二醇混合后进行研磨，洗涤、烘干后得到二次包覆石墨烯；

3)将对苯二甲酸和乙二醇混合并搅拌均匀，加热进行酯化反应，然后加入二次包覆石墨烯和醋酸锑，加热进行缩聚反应，冷却后切片，制得PET切片；

4)将PET切片按常规纺丝工艺进行纺丝，制得成品。

本发明采用石墨烯作为提高聚酯纤维物理性能的功能添加剂。石墨烯具有很强的物理性能，能够提高聚酯纤维的断裂强度。但是由于石墨烯与聚酯的相容性较差，在聚酯中不易分散，容易发生团聚。

为此，本发明先用酸铝作为无定型氧化铝的前驱体，反应后形成胶体，在石墨烯表面包覆有无定型氧化铝，无定型氧化铝表面含有大量羟基，反应活性更高，同时也提高了石墨烯与聚酯的相容性和分散性。然后，本发明进一步对石墨烯表面包覆了聚乙二醇，聚乙二醇能够在聚酯的缩聚反应中参与反应，使得石墨烯与聚酯的结合性更好，同时由于聚乙二醇与聚酯单体的相容性好，还能够减小石墨烯在缩聚反应中的空间位阻，进一步提高石墨烯分散性，使其不易团聚。

此外，虽然石墨烯能够有效提高聚酯纤维的断裂强度，但是聚酯纤维作为纺织纤维原料，需要经常与人体皮肤接触。石墨烯在增强聚酯纤维物理性能的同时，由于其颗粒较为粗糙，会使得聚酯纤维表面变得具有毛糙，与皮肤接触时会有毛刺感，影响使用体验。而本发明对石墨烯进行了二次包覆，使得石墨烯颗粒的粗糙感大幅降低，从而提升了纤维的手感。