[发明专利]天然纤维石墨烯复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种天然纤维石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1.天然纤维纱线进入含有前处理溶液的前处理槽中进行浸轧，前处理溶液包括以下质量百分比的组分：生物酶2%～20%，碳酸钠0.5%～5%，氢氧化钠1%～10%，匀染剂平平加0.5%～2%，渗透剂JFC1%～5%，其余为去离子水；S2.浸轧焙烘后的天然纤维纱线进入含有石墨烯溶液的超声波槽中进行轧染，石墨烯溶液包括以下质量百分比的组分：石墨烯材料3%～6%，水性聚氨酯20%～40%，匀染剂平平加1%～5%，渗透剂JFC0.5%～1%，其余为去离子水；S3.轧染后的天然纤维纱线经过预烘后，汽蒸固色。本发明的天然纤维石墨烯复合材料的制备方法生产效率高，石墨烯与天然纤维结合牢度高，石墨烯分布均匀。

技术领域

本发明涉及一种将石墨烯应用在天然纤维上制备纱线的方法，属于新材料技术领域。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，具有最薄、最大比表面积、最硬等特质，在材料、能源、生物医学和航空航天等方面具有重要的应用前景。

石墨烯也可应用于纺织纤维领域，用于制备多功能织物，通常使用的方法有直接浸轧发、喷涂法、复配液整理法、交联反应法、紫外光固化发、化学气相沉淀法等。现在通常的做法是制备化纤时将石墨烯添加到纺丝液中制得含石墨烯的功能纤维，该方法仅局限于制备化学合成纤维，不适用于棉﹑麻等天然纤维。

中国专利文献CN107034536B（申请号：201710341417 .8）公开了一种带有石墨烯棉纤维的制备方法，其主要技术特点是将浓度为6g/L的石墨烯溶液2 .0L利用超声波进行震荡分散，然后加入多巴胺5g溶解后，再加入茶多酚15g进行搅拌混合，静置2分钟，得石墨烯溶液，将石墨烯溶液加入2kg棉纤维素，搅拌20分钟后，再过滤后得到混合均匀的石墨烯棉纤维。该石墨烯棉纤维的制造流程为：浆粕、浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、混合、过滤、脱泡、纺丝、牵伸、切断、精练、烘干，采用的是粘胶纤维纺丝设备。该方法生产的是共混再生纤维素纤维制品，并不是天然纤维，且制造流程较为繁琐。

中国专利文献CN105543993B（申请号：201610021013 .6）公开了一种石墨烯改性色浆，其按各组分占的重量百分比包括以下组分：石墨烯0.1～5％、炭黑15～55％、功能助剂2～25％、分散剂2～20％以及余量为溶剂。将上述石墨烯改性色浆在纺丝过程中与纺丝液混合，进行纺丝，得到着色纺织品。该方法通过将特定量的石墨烯添加到含有特定炭黑量的色浆中，使炭黑附着在石墨烯的表面，两者之间的结合力能够有助于石墨烯的分散，避免了石墨烯添加到纺丝液中分散不均的缺陷。该方法也不适用于天然纤维，并且由于添加了大量的炭黑使得相邻的石墨烯不能连续分布在一起。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种生产效率高，石墨烯与天然纤维结合牢度高，石墨烯分布均匀的天然纤维石墨烯复合材料的制备方法。

本发明为解决上述技术问题提出的一种技术方案是：

一种天然纤维石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.天然纤维纱线进入含有前处理溶液的前处理槽中进行浸轧，轧余率≥85%，再进行焙烘，控制回潮率为50%～70%；所述前处理溶液包括以下质量百分比的组分：生物酶2%～20%，碳酸钠0.5%～5%，氢氧化钠1%～10%，匀染剂平平加0.5%～2%，渗透剂JFC1%～5%，其余为去离子水；

S2.浸轧焙烘后的天然纤维纱线进入含有石墨烯溶液的超声波槽中进行轧染，轧余率≥90%；所述石墨烯溶液包括以下质量百分比的组分：石墨烯材料3%～6%，水性聚氨酯20%～40%，匀染剂平平加1%～5%，渗透剂JFC0.5%～1%，其余为去离子水，所述石墨烯材料是石墨烯和氧化石墨烯中的一种或两种；

S3. 轧染后的天然纤维纱线经过预烘后，汽蒸固色。