[发明专利]一种石墨烯复合聚乳酸可降解纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯复合聚乳酸可降解纤维及其制备方法，该方法包含：步骤1，称取原料；步骤2，将纤维素与第二改性剂混合，加热搅拌，冷却，离心洗涤，将酯化后的纤维素分散在蒸馏水中，冷却干燥得到纤维素粉体，然后与第一改性剂混合，滴加第二改性剂升温反应，发生乳液聚合，洗涤除去杂质；步骤3，将石墨烯粉体及第一改性剂加入到去离子水中，搅拌，升温后超声分散处理，冷冻干燥，得到改性氧化石墨烯粉体，再送入容器中密闭，抽真空，充氮气保护；步骤4，将改性石墨烯粉体、改性纤维素粉体、聚乳酸切片熔融混合，纺丝成束。本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯复合聚乳酸可降解纤维。本发明制备的复合纤维具备抗菌、凉感等功能。

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纤维及其制备方法，具体地，涉及一种石墨烯复合聚乳酸可降解纤维及其制备方法。

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，导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。

聚乳酸纤维(PLA)的生产原料乳酸是从玉米淀粉中制得，所以也将这种纤维称为玉米纤维，以聚乳酸为原料得到的制品，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，以及抑菌性、阻燃性，并且在可降解热塑性高分子材料中，PLA具有最好的抗热性。但聚乳酸纤维吸水性差，容易引起静电，导致后续织造、染色及穿着舒适性差，因此有必要开发一种吸湿性较好的、抗菌、远红外功能优异的石墨烯复合聚乳酸降解纤维。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯复合纤维及其制备方法，优先制备改性纤维素，再制备改性石墨烯，最后通过纺丝方法制备石墨烯复合聚乳酸可降解纤维，制备的复合纤维中石墨烯分散均匀，不易脱落，功能性具有持久性，在保持较好亲水性的同时，纤维强度也得到较大的提高。

为了达到上述目的，本发明提供了一种石墨烯复合聚乳酸可降解纤维的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例称取各原料；步骤2，纤维素改性制备：将纤维素与第二改性剂混合，在加热条件下搅拌，反应结束后将混合物冷却至室温，离心洗涤，将酯化后的纤维素分散在蒸馏水中，冷却干燥得到纤维素粉体，然后将其与第一改性剂混合，再逐步滴加第二改性剂升温反应，发生乳液聚合，洗涤除去杂质后得到酯化改性纤维素粉体；步骤3，改性石墨烯粉体制备：将石墨烯粉体及第一改性剂加入到去离子水中，搅拌，再升温后，超声分散处理，得到改性石墨烯浆料，然后冷冻干燥，得到改性氧化石墨烯粉体，再将粉体送入容器中密闭，抽真空，然后充氮气保护；步骤4，熔融纺丝：将步骤3所得的改性石墨烯粉体和步骤2所得的改性纤维素粉体，以及聚乳酸切片加入到螺杆挤出机中熔融混合，经纺丝箱体过滤后纺丝成束，得到改性石墨烯复合聚乳酸可降解纤维。

上述的石墨烯复合聚乳酸可降解纤维的制备方法，其中，所述的步骤1中，各原料按质量百分比计包含聚乳酸80％～99％，石墨烯0.1％～15％，第一改性剂0.1％～1％，第二改性剂0.1％～1％，纤维素0.1％～10％。

上述的石墨烯复合聚乳酸可降解纤维的制备方法，其中，所述的石墨烯为机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法制备的任意一种或多种。

上述的石墨烯复合聚乳酸可降解纤维的制备方法，其中，所述的聚乳酸为切片，包含聚d-乳酸、聚L-乳酸和聚dL-乳酸中的任意一种或多种。

上述的石墨烯复合聚乳酸可降解纤维的制备方法，其中，所述的第一改性剂包含聚乙二醇、十二烷基磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮中的任意一种或多种。