[发明专利]一种含有线圈状碳纤维的粘胶纤维纺丝液、其制备方法及其粘胶纤维

说明书

本发明公开了一种含有线圈状碳纤维的粘胶纤维纺丝液、其制备方法及其粘胶纤维，粘胶纤维纺丝液含有重量百分比为0.5‑5%的线圈状碳纤维，其余成分为已熟成的粘胶纤维溶液，通过气相氧化法轻度氧化线圈状碳纤维的表面，提高其在粘胶纤维纺丝液中的浸润性，再与已熟成粘胶溶液混合制成含有线圈状碳纤维的粘胶纤维纺丝液，粘胶纤维纺丝液制成的粘胶纤维其线圈状碳纤维的中心轴与粘胶纤维的中心轴形成的夹角小于45度，能够最大化发挥线圈状碳纤维的力学优势，有效地提高粘胶纤维的力学性能，而且线圈状碳纤维能够填补粘胶纤维的部分沟壑，弥补粘胶纤维因沟壑过多而导致断裂强度不高的缺陷，同时粘胶纤维仍有保留有部分沟壑，可以保持其原本柔软蓬松的特性。

技术领域

本发明涉及纺丝制造领域，特别是一种含有线圈状碳纤维的粘胶纤维纺丝液、其制备方法及其粘胶纤维。

背景技术

粘胶纤维是一种再生纤维素纤维，以天然纤维素为原料，来源广泛，属于可再生资源，粘胶纤维具有透气性好，穿着舒适，不易产生静电等特点，因此在服装领域得到广泛的使用。粘胶纤维蓬松透气的原因在于其纵向有明显的沟壑状结构，沟壑的存在使纤维织物内含有一定的空气，使得衣物柔顺舒适，但其也由于沟壑过多导致断裂强度较低，力学性能较差，容易变形，而粘胶纤维特定的分子结构导致难以在保证其柔软度的情况下,对其力学性能进行改性。

线圈状碳纤维是一种以一定的螺距规则螺旋形态存在的新型碳纤维，进一步细分其具有多种特定形态，比如一重旋卷状碳纤维(如图1所示)、二重旋卷状碳纤维(如图2所示)等；按照线圈外径的尺寸也可分为碳纳米线圈和碳微线圈，碳微线圈也称微碳线圈，其外径大于等于1微米，而碳纳米线圈外径小于1微米。线圈状碳纤维具有高比模量、高强度、超弹性的特点，且制备的可重复性强，特别是非紧密旋卷的线圈状碳纤维具有超高弹性的特点，是作为补强添加剂最具应用潜力的碳纤维之一，但是，线圈状碳纤维的表面由于碳碳原子之间以非极性共价键结合，碳纤维晶界间呈平行的石墨微晶的乱层结构，导致其表面能低。

本发明旨在通过线圈状碳纤维改善粘胶纤维的力学性能，同时由于线圈状碳纤维的表面能较低，为了更好地实现线圈状碳纤维力学性能，需要先对线圈状碳纤维进行表面处理。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种含有线圈状碳纤维的粘胶纤维纺丝液、其制备方法及其粘胶纤维。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种含有线圈状碳纤维的粘胶纤维纺丝液，所述粘胶纤维纺丝液含有重量百分比为0.5-5％的线圈状碳纤维，其余成分为已熟成的粘胶纤维溶液。

优选地，所述粘胶纤维纺丝液含有重量百分比为0.7-3％的线圈状碳纤维，其余成分为已熟成的粘胶纤维溶液。

所述线圈状碳纤维因特殊的螺旋结构而具有优异的力学性能，可拉伸至原长的10-15倍并重新恢复原状，因此将其与所述粘胶纤维复合能够有效改善粘胶纤维的力学性能，提高粘胶纤维的抗拉强度。经过试验确定所述线圈状碳纤维应占所述粘胶纤维纺丝液0.5-5％的重量百分比，优选地，所述线圈状碳纤维应占所述粘胶纤维纺丝液0.7-3％的重量百分比，有效改善粘胶纤维力学性能的同时保证粘胶纤维舒适度。所述线圈状碳纤维的掺入量过多的话，线圈状碳纤维彼此相互缠绕，不易分散，反而形成应力集中区，降低了粘胶纤维的拉伸强度。所述已熟成的粘胶溶液按照本领域的常规技术生产即可。

所述含有线圈状碳纤维的粘胶纤维纺丝液的制备方法，步骤如下：

1)先将已熟成的粘胶溶液加入超声波分散机中，再加入线圈状碳纤维，分散15-20min，由于线圈状碳纤维具有尺度小、长径比高、容易相互缠绕的特性，不利于发挥其力学优势，因此通过超声波使其均匀地分散与所述粘胶溶液中。

2)将步骤1)制得的原料置于真空储胶罐中，静置脱泡处理5-6小时，即制得所述含有线圈状碳纤维的粘胶纤维纺丝液。