一種石墨烯增強(qiáng)的發(fā)光聚酯纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紡織纖維技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯增強(qiáng)的發(fā)光聚酯纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光纖維是利用稀土發(fā)光材料制成的新型功能性纖維材料。該纖維是以紡絲原料為基體，采用長(zhǎng)余輝稀土鋁酸鹽為發(fā)光體，經(jīng)特種紡絲加工制成。發(fā)光纖維只要吸收任何可見光10分鐘，便能將光能蓄貯于纖維之中，在黑暗狀態(tài)下持續(xù)發(fā)光10小時(shí)以上，而且可以循環(huán)使用?？蓮V泛應(yīng)用于建筑裝潢、交通運(yùn)輸、航空航海、夜間作業(yè)、消防應(yīng)急、日常生活及娛樂服裝等領(lǐng)域，具有良好的發(fā)展前景。
[0003]但是，目前所制備的發(fā)光纖維存在強(qiáng)度低，如發(fā)光聚酯纖維強(qiáng)度約1.72cN/dteX，還不到普通聚酯纖維強(qiáng)度的一半，而且纖維剛性大、柔韌性差，這嚴(yán)重制約了發(fā)光纖維的應(yīng)用推廣。如何提高發(fā)光纖維的強(qiáng)度，成為阻礙發(fā)光纖維推廣應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)瓶頸。學(xué)術(shù)界正尋找著提高發(fā)光纖維性能的方法，如ZL201410099683.0《一種具有皮芯結(jié)構(gòu)的復(fù)合夜光纖維及其制造方法》，采用皮芯結(jié)構(gòu)，皮層為發(fā)光材料、載體樹脂;芯層為聚烯烴樹脂，來提高纖維的紡絲性能和發(fā)光亮度，改善纖維的綜合性能，其中對(duì)紡絲工藝提升和保護(hù)發(fā)光亮度效果明顯，但對(duì)強(qiáng)度和柔韌性的改善幅度不夠大。石墨烯作為一種性能優(yōu)異的納米材料，其斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材還要高200倍，同時(shí)具有很好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20%。因此，石墨烯為提高發(fā)光纖維強(qiáng)度提供了一條新的途徑，另外，石墨烯幾乎透明，上述優(yōu)點(diǎn)可大幅提高發(fā)光纖維的強(qiáng)度、柔韌性且不影響發(fā)光纖維的亮度，從而提高發(fā)光纖維的綜合應(yīng)用性能。因此，迫切需要研發(fā)采用石墨烯增強(qiáng)發(fā)光纖維的方法，來提高發(fā)光纖維的綜合應(yīng)用性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種石墨烯增強(qiáng)的發(fā)光聚酯纖維及其制備方法。本發(fā)明制備的發(fā)光聚酯纖維具有強(qiáng)度高、韌性好、綜合應(yīng)用性能強(qiáng)的特點(diǎn)。且本發(fā)明的制造方法簡(jiǎn)單易行，便于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種石墨稀增強(qiáng)的發(fā)光聚酯纖維，其由50?75wt%聚酯切片和25?50wt%含石墨稀發(fā)光母粒制成；
所述的含石墨烯發(fā)光母粒由以下重量份的原料組成:聚酯切片100份、石墨烯0.05?0.1份、發(fā)光材料25?50份、分散劑0.05-0.2份、偶聯(lián)劑0.01?0.1份、熱穩(wěn)定劑0.01-0.1份、光穩(wěn)定劑0.01-0.1份、抗氧化劑0.01-0.1份、有機(jī)溶劑0.1~1份；
所述的聚酯切片為紡長(zhǎng)絲級(jí)聚酯切片。
[0006]所述的石墨烯為單層石墨烯或多層石墨烯納米片。
[0007]所述的石墨烯可以由機(jī)械剝離法、化學(xué)氣相沉積法(CVD)、氧化石墨法、石墨插層化合物法(GICs)等方法制備。
[0008]所述的石墨稀包括氧化石墨稀(Graphene Oxide)，即片層結(jié)構(gòu)中帶有部分輕基、羧基、環(huán)氧基等含氧基團(tuán)的石墨烯。
[0009]所述的發(fā)光材料為稀土鋁酸鹽發(fā)光粉、稀土硅酸鹽發(fā)光粉中的一種，平均粒徑為1-5μπι0
[0010]—種制備如上所述的石墨烯增強(qiáng)的發(fā)光聚酯纖維的方法，包括以下步驟:
(1)混合粉體制備:將石墨烯粉末加入有機(jī)溶劑中，超聲振蕩，得到分散均勻的石墨烯懸浮液;將發(fā)光材料與分散劑、偶聯(lián)劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑和抗氧化劑混合，在混合的過程中，將石墨烯懸浮液霧化噴淋到發(fā)光材料中，充分混合均勻備用；
(2)含石墨烯發(fā)光母粒制備:將干燥的聚酯切片，喂入雙螺桿擠出機(jī)，同時(shí)將步驟(I)得到的混合粉體采用側(cè)喂法喂入雙螺桿擠出機(jī)，經(jīng)過熔融、注帶和切粒制得含石墨烯的發(fā)光母粒，真空干燥備用；
(3)發(fā)光絲制備:將干燥的聚酯切片和步驟(2)制得的含石墨烯的發(fā)光母粒，按相應(yīng)的質(zhì)量配比喂入紡絲機(jī)，經(jīng)螺桿擠出、熔融紡絲、牽伸和卷繞，得到增強(qiáng)型發(fā)光絲。
[0011]步驟(2)中聚酯切片和含石墨烯的發(fā)光母粒的干燥方法為:160?180°C，鼓風(fēng)預(yù)結(jié)晶10~20min，然后在160~180°C，真空干燥4?6h。
[0012]步驟(3)中所述的紡絲機(jī)的箱體溫度為260?300°C，牽伸輥的溫度為70?110°C、牽伸倍數(shù)為1.5?5、卷繞速度為300?1500m/min。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:
1)本發(fā)明采用石墨烯有效突破了發(fā)光纖維強(qiáng)力低的技術(shù)瓶頸;通過將石墨烯與發(fā)光材料等混合制得發(fā)光母粒，有效提高了石墨烯材料在基體樹脂中的分散性，且增強(qiáng)了基體樹脂與石墨烯之間的界面強(qiáng)度；
2)本發(fā)明制備的發(fā)光聚酯纖維斷裂強(qiáng)度和柔韌性得到明顯增強(qiáng)，纖維綜合應(yīng)用性能大幅提升，且本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，便于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面用具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下列實(shí)施例。
[0015]下述實(shí)施例所使用的發(fā)光材料采用市售產(chǎn)品，如大連路明發(fā)光科技有限公司生產(chǎn)的LM系列發(fā)光粉。
[0016]下述實(shí)施例所使用的石墨烯材料采用市售產(chǎn)品，如上海卡吉特化工科技有限公司生產(chǎn)的石墨烯粉末。
[0017]下述實(shí)施例所使用的載體樹脂為是紡長(zhǎng)絲級(jí)聚酯切片，例如中國(guó)石化儀征化纖股份有限公司生產(chǎn)的SB500型纖維級(jí)聚酯切片。
[0018]其余助劑均為常規(guī)市售產(chǎn)品。
[0019]實(shí)施例1
一種石墨烯增強(qiáng)的發(fā)光聚酯纖維，其由聚酯切片和含石墨烯發(fā)光母粒按重量百分比70:30制成;
所述的含石墨烯發(fā)光母粒由以下重量份的原料組成:聚酯切片100份，石墨烯0.05份、發(fā)光材料35份、分散劑0.1份、偶聯(lián)劑0.05份、熱穩(wěn)定劑0.05份、光穩(wěn)定劑0.05份、抗氧化劑
0.05份、N，N’_二甲基甲酰胺0.25份；
一種采用石墨烯增強(qiáng)發(fā)光聚酯纖維的具體制備方法:
(1)取石墨烯粉末加入浴比為1:5的N，N’_二甲基甲酰胺溶劑中，用超聲波清洗機(jī)分散lh，得到分散均勻的石墨烯懸浮液;往發(fā)光材料中添加分散劑、偶聯(lián)劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑和抗氧化劑進(jìn)行混合，在混合的過程中，將石墨烯懸浮液霧化噴淋到發(fā)光材料中，并充分混合均勻備用；
(2)將聚酯切片，通過180°C的鼓風(fēng)預(yù)結(jié)晶20min，然后在180°C的真空中干燥5h;取干燥的聚酯切片與步驟(I)得到的混合粉體喂入雙螺桿擠出機(jī)，經(jīng)過熔融、注帶和切粒制得含石墨烯的發(fā)光母粒，真空干燥備用；
(3)取經(jīng)干燥的聚酯切片，步驟(2)中所得的含石墨烯的發(fā)光母粒，混合喂入紡絲機(jī)，通過螺桿擠出機(jī)、熔融紡絲，螺桿從I區(qū)到V區(qū)加熱溫度分別為280°C、285°C、288°C、290°C、290°(:，紡絲箱溫度為290°(:，牽伸輥溫度為85°(:，兩段牽伸倍數(shù)分別為2.0和1.6，總的牽伸倍數(shù)為3.2，卷繞速度為1000 m/min，得到增強(qiáng)發(fā)光聚酯纖維。
[0020]本實(shí)施例所制得的增強(qiáng)發(fā)光聚酯纖維