[发明专利]一种基于石墨烯复合材料的柔性防辐射纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯复合材料的柔性防辐射纤维及其制备方法，该方法包含：步骤1，将热塑性树脂与功能性粉体、偶联剂、分散剂、抗氧剂均匀混合，通过双螺杆挤出机进行熔融共混造粒，制备出纺丝用功能性母粒；步骤2，将步骤1所得的功能母粒与热塑性树脂共混熔融纺丝，或者将功能性母粒进行直接熔融纺丝，获得热塑性树脂纤维的原长丝；步骤3，将步骤2所得的原长丝进行网络加弹后，获得具有屏蔽防护性能的网络纤维丝。本发明还提供了通过该方法制备的基于石墨烯复合材料的柔性防辐射纤维。本发明制备的基于石墨烯复合材料的柔性防辐射纤维，主要针对屏蔽电离辐射防护领域，具有屏蔽防护效率高、力学性能优良等特点。

技术领域

本发明涉及一种新型功能高分子材料技术领域的石墨烯复合柔性防辐射纤维材料及其制备方法，具体地，涉及一种基于石墨烯复合材料的柔性防辐射纤维及其制备方法。

背景技术

石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者尚未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的链接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品，几乎完全透明，却极为致密，不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法通过。

石墨烯是一种性能优越的二维材料，将石墨烯应用在防辐射纤维中，能协同发挥防辐射性能，该纤维可应用各种电磁环境中以及对抗静电、导电性能有一定要求的环境中。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯复合柔性防辐射纤维材料及其制备方法，主要针对屏蔽电离辐射防护领域，具有屏蔽防护效率高、力学性能优良等特点。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于石墨烯复合材料的柔性防辐射纤维的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，将热塑性树脂与功能性粉体、偶联剂、分散剂、抗氧剂均匀混合，通过双螺杆挤出机进行熔融共混造粒，制备出纺丝用功能性母粒；步骤2，将步骤1所得的功能母粒与热塑性树脂共混熔融纺丝，或者将功能性母粒进行直接熔融纺丝，获得热塑性树脂纤维的原长丝；步骤3，将步骤2所得的原长丝进行网络加弹后，获得具有屏蔽防护性能的网络纤维丝，即石墨烯复合柔性防辐射纤维。

上述的基于石墨烯复合材料的柔性防辐射纤维的制备方法，其中，所述的步骤1中，热塑性树脂为聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺中的任意一种或多种的混合物；热塑性树脂的用量按质量百分比计为原料总量的40-80％。

上述的基于石墨烯复合材料的柔性防辐射纤维的制备方法，其中，所述的功能性粉体是将石墨烯和铅、钨、钽、碳化硼、氮化硼中的任意一种或多种以任意比例混合而得；功能性粉体的用量按质量百分比计为原料总量的10-50％；功能性粉体的粒径范围为0.1μm～7μm。

上述的基于石墨烯复合材料的柔性防辐射纤维的制备方法，其中，所述的石墨烯，层间距约0.3～0.4nm，石墨烯片层间掺杂有包含溴、碘、溴化碘、氯化碘、钾、钙、氯化铁、氯化钼、氯化铝、氯化铜中的任意一种或多种混合的掺杂剂，掺杂剂的用量按质量百分比计为石墨烯的10～30％。

上述的基于石墨烯复合材料的柔性防辐射纤维的制备方法，其中，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、磷酸酯偶联剂中的任意一种或多种的混合物；偶联剂的用量按质量百分比计为原料总量的0.2-9％。

上述的基于石墨烯复合材料的柔性防辐射纤维的制备方法，其中，所述的分散剂为白油、石蜡、蒙旦蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酸酰胺、油酸酰胺中的任意一种或多种的混合物；分散剂的用量按质量百分比计为原料总量的0.1～11％。