[发明专利]一种石墨烯涤纶阻燃纤维及其制备方法

说明书

本发明提供一种石墨烯涤纶阻燃纤维，所述纤维，石墨烯含量为1.5‑3.5%，干断裂强度为6.1‑6.5cN/dtex，极限氧指数为31‑33%；本发明还提供一种石墨烯涤纶阻燃纤维的制备方法，所述制备方法，包括制备二氧化硅‑石墨烯复合多孔材料、制备石墨烯分散悬浊液、制备混合功能母粒、熔融纺丝、冷却成型、牵伸。本发明制备的石墨烯涤纶阻燃纤维，石墨烯含量为1.5‑3.5%，干断裂强度为6.1‑6.5cN/dtex，断裂伸长率6.0‑7.3%，200℃干热收缩率低于0.8‑1.2%，极限氧指数高达31‑33%；本发明石墨烯涤纶阻燃纤维，遇高温熔缩率低，在500‑600℃着火点温度下20分钟内熔缩率小于2‑3%。

技术领域

本发明涉及一种涤纶纤维，特别是一种石墨烯涤纶阻燃纤维及其制备方法，属于纺织技术领域。

背景技术

涤纶是世界产量最大，应用最广泛的合成纤维品种，涤纶占世界合成纤维产量的60%以上。

石墨烯具有很高的导电性，是世界上电阻率最小的材料，可以把石墨烯添加到纤维材料中，提高纤维的导电性；石墨烯还具有抗菌性、阻燃性和抗辐射性，可以赋予纤维制品不同的功能。

现有技术制备石墨烯涤纶阻燃纤维存在的不足为：

（1）为了降低石墨烯对纤维机械性能和可纺性的影响，石墨烯在纤维中添加量一般较少，因此，现有技术制备的石墨烯涤纶阻燃纤维的强力和阻燃性均较低，一般需要额外加入阻燃剂才能提高纤维的阻燃性能。

（2）现有技术制备的石墨烯涤纶阻燃纤维，存在高温熔缩，熔融滴落烫伤的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种石墨烯涤纶阻燃纤维及其制备方法，以实现以下发明目的：

（1）制备的石墨烯涤纶阻燃纤维，强度高、阻燃性能好；

（2）制备的石墨烯涤纶阻燃纤维，遇高温不熔缩。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种石墨烯涤纶阻燃纤维，所述纤维，石墨烯含量为1.5-3.5%，干断裂强度为6.1-6.5cN/dtex，极限氧指数为31-33%。

以下是对上述技术方案的进一步改进：

所述纤维，在500-600℃着火点温度下，20分钟内的熔缩率小于2-3%。

一种石墨烯涤纶阻燃纤维的制备方法，所述制备方法，包括制备二氧化硅-石墨烯复合多孔材料、制备石墨烯分散悬浊液、制备混合功能母粒、熔融纺丝、冷却成型、牵伸。

所述制备二氧化硅-石墨烯复合多孔材料，包括以下步骤：

将粒径为300 -500纳米的石墨烯按对生产干燥硅酸质量的6-10%加入浓度为30-40%的硅酸钠水溶液中，加入碳酸氢钠，充分搅拌2-3小时后在50-70分钟内缓慢升温至50-60℃保温，超声波超声2-3小时，在30-40转/分的速率下搅拌的同时，缓慢加入稀硫酸，调节pH至5-6，直至无絮状沉淀和气泡产生；过滤后得到石墨烯硅酸凝胶物质，脱水、干燥后，在20-30分钟内升高温度至150-160℃，保温时间为4-5小时至重量无损失后，粉碎后得到粒径为3-3.5微米，孔隙度在60-70%，孔径在600纳米-1000纳米的二氧化硅-石墨烯复合多孔材料。

所述碳酸氢钠，质量为硅酸钠质量的1.5-1.7%；

所述过滤，优选为板框滤机过滤，采用间歇式压力泵按变频速率为0.16-0.20Mpa/10秒的速率升压或降压，维持在0.5-0.8Mpa，得到硅酸凝胶物质后；

所述脱水，优选为脱水30-40分钟，转速为500-800转/分。

所述干燥，优选为100-106℃干燥2-3小时；