本發(fā)明涉及簾子布復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種石墨烯阻燃簾子布及其制備方法。
背景技術(shù)：
簾子布本身具有良好的綜合性能包括耐化學(xué)腐蝕性，以及較高的表面硬度、韌性。但是其阻燃性及耐磨性能還需要進(jìn)一步的提升，從而加強(qiáng)在輪胎使用中的安全性。而傳統(tǒng)的提高阻燃性和耐磨性的方法為改變?nèi)槟z體系配方或浸膠工藝，過(guò)程復(fù)雜多變且收效不大，因而提高纖維本身的阻燃性能和耐磨性才是解決簾子布散熱不均易燃及磨損率大等問(wèn)題的關(guān)鍵。
石墨烯是一種有碳原子按六邊形排列而成的二維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能。氧化石墨烯在石墨烯的表層具有羧基，環(huán)氧基，羥基等含有基團(tuán)修飾，各層之間堆垛得比較松散，呈蓬松狀。同時(shí)氧化石墨烯由于表面的一些含氧官能團(tuán)的存在，降低了其表面能，能與有機(jī)聚合物和無(wú)機(jī)填料之間均能有很好的界面結(jié)構(gòu)，分散性較好，也更容易接枝。但將石墨烯加入簾子布中提高其阻燃性能并未見(jiàn)有任何報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種石墨烯阻燃簾子布及其制備方法。通過(guò)切片與石墨烯復(fù)合制得納米復(fù)合纖維，提高纖維本身的熱力學(xué)性能，進(jìn)而提高纖維簾子布的阻燃、抗磨損等性能。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
本發(fā)明提供了一種石墨烯阻燃簾子布，包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的各組分：
石墨烯0.5％—10％，
切片80％—90％，
浸膠液5％—19.5％。
優(yōu)選地，所述石墨烯為：化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯，二氧化碳超臨界膨脹剝離石墨烯，化學(xué)氧化剝離的氧化石墨烯，偶聯(lián)劑改性氧化石墨烯，陽(yáng)離子表面活性劑改性氧化石墨烯，長(zhǎng)鏈鹵代烴改性的氧化石墨烯，高溫?zé)崤蛎浀倪€原氧化石墨烯，低溫?zé)崤蛎浰玫倪€原氧化石墨烯，電化學(xué)剝離石墨烯，改性的電化學(xué)剝離石墨烯，機(jī)械球磨剝離石墨烯，三輥研磨機(jī)械剝離石墨烯中的一種或幾種。
優(yōu)選地，所述的切片為：滌綸聚酯切片，pa切片，pan切片中的一種或者幾種。
優(yōu)選地，所述的浸膠液為：固含量為10％的間苯二酚-甲醛-膠乳(rfl)。
優(yōu)選地，所述間苯二酚-甲醛-膠乳中，甲醛與間苯二酚的質(zhì)量比為1：(0.5-3)。
本發(fā)明還提供了一種石墨烯阻燃簾子布的制備方法，包括以下步驟：
a1、將切片與石墨烯高速混合，雙螺桿擠出、造粒；
a2、對(duì)經(jīng)步驟a1制得的石墨烯復(fù)合母粒進(jìn)行紡絲，然后緩冷成型，上油，拉伸和卷繞，即制成石墨烯納米復(fù)合纖維；
a3、將所述石墨烯納米復(fù)合纖維制成捻線絲后捻織成石墨烯簾子布；
a4、將步驟a3織成的石墨烯簾子布浸入浸膠液中2-8h,之后干燥，拉伸定型，最后由儲(chǔ)布架卷取即可。
優(yōu)選地，步驟a1中，所述高速混合具體為：10000-20000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌2-8min；混合后的物料粒徑為18-200目。
優(yōu)選地，步驟a2中，所述緩冷成型的步驟具體采用緩冷裝置，緩冷濕度80％，側(cè)吹風(fēng)1-3m/s冷卻成型；所述拉伸采用對(duì)輥拉伸，對(duì)輥的轉(zhuǎn)速為300-2500m/min。
優(yōu)選地，步驟a2中，所述石墨烯復(fù)合母粒進(jìn)行紡絲前，需經(jīng)干燥處理，所述干燥的溫度為100-160℃，干燥時(shí)間2-8小時(shí)，干燥后的石墨烯復(fù)合母粒含水量低于50ppm。
優(yōu)選地，步驟a3中，所述干燥溫度130-160℃，定型溫度為190-240℃。
所述制備方法中，各步驟中的參數(shù)的范圍選擇若不在上述范圍內(nèi)時(shí)，均對(duì)制得的簾子布的性能造成不良影響。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
本發(fā)明首先石墨烯與切片混合，制得石墨烯復(fù)合纖維，提高了纖維本身的阻燃性能和耐磨性，再將該復(fù)合纖維送入直捻機(jī)制得捻線絲，最后經(jīng)織造機(jī)織成具有很好的阻燃性能的石墨烯簾子布。同時(shí)本方法制備工藝簡(jiǎn)單易操作，成本低廉，經(jīng)濟(jì)效益高，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。該方法制備的石墨烯簾子布材料的氧指數(shù)較僅改變?nèi)槟z體系配方或浸膠工藝的有很大提升，同時(shí)進(jìn)一步改善了其抗靜電、抗磨損性能。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
以下實(shí)施例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的各組分：
石墨烯0.5％—10％，
切片80％—90％，
浸膠液5％—19.5％。
所述石墨烯為：化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯，二氧化碳超臨界膨脹剝離石墨烯，化學(xué)氧化剝離的氧化石墨烯，偶聯(lián)劑改性氧化石墨烯，陽(yáng)離子表面活性劑改性氧化石墨烯，長(zhǎng)鏈鹵代烴改性的氧化石墨烯，高溫?zé)崤蛎浀倪€原氧化石墨烯，低溫?zé)崤蛎浰玫倪€原氧化石墨烯，電化學(xué)剝離石墨烯，改性的電化學(xué)剝離石墨烯，機(jī)械球磨剝離石墨烯，三輥研磨機(jī)械剝離石墨烯中的一種或幾種。
所述的切片為：滌綸聚酯切片，pa切片，pan切片中的一種或者幾種。
所述的浸膠液為：固含量為10％的間苯二酚-甲醛-膠乳(rfl)。
所述間苯二酚-甲醛-膠乳中，甲醛與間苯二酚的體積比為1：(0.5-3)。
本發(fā)明還提供了一種石墨烯阻燃簾子布的制備方法，包括以下步驟：
a1、將切片與石墨烯高速混合，雙螺桿擠出、造粒；
a2、對(duì)經(jīng)步驟a1制得的石墨烯復(fù)合母粒進(jìn)行紡絲，然后緩冷成型，上油，拉伸和卷繞，即制成石墨烯納米復(fù)合纖維；
a3、將所述石墨烯納米復(fù)合纖維制成捻線絲后捻織成石墨烯簾子布；
a4、將步驟a3織成的石墨烯簾子布浸入浸膠液中2-8h,之后干燥，拉伸定型，最后由儲(chǔ)布架卷取即可。
步驟a1中，所述高速混合具體為：10000-20000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌2-8min；混合后的物料粒徑為18-200目。
步驟a2中，所述緩冷成型的步驟具體采用緩冷裝置，緩冷濕度80％，側(cè)吹風(fēng)1-3m/s冷卻成型；所述拉伸采用對(duì)輥拉伸，對(duì)輥的轉(zhuǎn)速為300-2500m/min。
步驟a2中，所述石墨烯復(fù)合母粒進(jìn)行紡絲前，需經(jīng)干燥處理，所述干燥的溫度為100-160℃，干燥時(shí)間2-8小時(shí)，干燥后的石墨烯復(fù)合母粒含水量低于50ppm。
步驟a3中，所述干燥溫度130-160℃，定型溫度為190-240℃。
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的各組分：偶聯(lián)劑改性氧化石墨烯2％，滌綸聚酯切片80％，浸膠液17.5％。所述的浸膠液為：固含量為10％的間苯二酚-甲醛-膠乳，其中甲醛與間苯二酚的質(zhì)量比為1：1。
所述石墨烯阻燃簾子布的制備方法具體操作步驟如下：
步驟一：將切片和石墨烯進(jìn)行干燥，然后冷卻至室溫，再進(jìn)行后續(xù)的高速混合步驟；高速混合的方式為10000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌2min，混合后物料的粒徑為100目。
步驟二：將所述石墨烯-復(fù)合母粒進(jìn)行干燥處理后，送入加料倉(cāng)，通過(guò)螺桿擠出機(jī)進(jìn)入紡絲箱進(jìn)行紡絲，然后經(jīng)過(guò)緩冷裝置，側(cè)吹風(fēng)冷卻成型、上油，經(jīng)對(duì)輥一、對(duì)輥二、對(duì)輥三拉伸和最后卷繞制成石墨烯-納米復(fù)合纖維；其中，緩冷濕度80％，側(cè)風(fēng)1-3m/s,對(duì)輥一至對(duì)輥三轉(zhuǎn)速為300-2500m/min。干燥溫度為100-160℃，干燥時(shí)間2-8小時(shí)，干燥后的復(fù)合母粒含水量低于50ppm。
步驟三、將該復(fù)合纖維送入直捻機(jī)制得捻線絲，最后經(jīng)織造機(jī)織成石墨烯簾子布。
步驟四、將捻織出的石墨烯簾子布浸入浸膠液中6h,之后送入干燥房干燥，干燥溫度130-160℃，之后拉伸定型，定型溫度為190-240℃，最后由儲(chǔ)布架卷取制得最終的石墨烯簾子布復(fù)合材料。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的各組分：高溫?zé)崤蛎浀倪€原氧化石墨烯5％，滌綸聚酯切片85％，浸膠液10％。所述的浸膠液為：固含量為10％的間苯二酚-甲醛-膠乳，其中甲醛與間苯二酚的體積比為1：2。
所述石墨烯阻燃簾子布的制備方法具體操作步驟如下：
步驟一：將切片和石墨烯進(jìn)行干燥，然后冷卻至室溫，再進(jìn)行后續(xù)的高速混合步驟；高速混合的方式為20000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌8min，混合后物料的粒徑為50目。
步驟二：將所述石墨烯-復(fù)合母粒進(jìn)行干燥處理后，送入加料倉(cāng)，通過(guò)螺桿擠出機(jī)進(jìn)入紡絲箱進(jìn)行紡絲，然后經(jīng)過(guò)緩冷裝置，側(cè)吹風(fēng)冷卻成型、上油，經(jīng)對(duì)輥一、對(duì)輥二、對(duì)輥三拉伸和最后卷繞制成石墨烯-納米復(fù)合纖維；其中，緩冷濕度80％，側(cè)風(fēng)1-3m/s,對(duì)輥一至對(duì)輥三轉(zhuǎn)速為300-2500m/min。干燥溫度為100-160℃，干燥時(shí)間2-8小時(shí)，干燥后的復(fù)合母粒含水量低于50ppm。
步驟三、將該復(fù)合纖維送入直捻機(jī)制得捻線絲，最后經(jīng)織造機(jī)織成石墨烯簾子布。
步驟四、將捻織出的石墨烯簾子布浸入浸膠液中2h,之后送入干燥房干燥，干燥溫度130-160℃，之后拉伸定型，定型溫度為190-240℃，最后由儲(chǔ)布架卷取制得最終的石墨烯簾子布復(fù)合材料。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的各組分：化學(xué)氧化剝離的氧化石墨烯10％，pan切片85％，浸膠液5％。所述的浸膠液為：固含量為10％的間苯二酚-甲醛-膠乳，其中甲醛與間苯二酚的體積比為1：3。
所述石墨烯阻燃簾子布的制備方法具體操作步驟如下：
步驟一：將切片和石墨烯進(jìn)行干燥，然后冷卻至室溫，再進(jìn)行后續(xù)的高速混合步驟；高速混合的方式為20000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌6min，混合后物料的粒徑為18-200目。
步驟二：將所述石墨烯-復(fù)合母粒進(jìn)行干燥處理后，送入加料倉(cāng)，通過(guò)螺桿擠出機(jī)進(jìn)入紡絲箱進(jìn)行紡絲，然后經(jīng)過(guò)緩冷裝置，側(cè)吹風(fēng)冷卻成型、上油，經(jīng)對(duì)輥一、對(duì)輥二、對(duì)輥三拉伸和最后卷繞制成石墨烯-納米復(fù)合纖維；其中，緩冷濕度80％，側(cè)風(fēng)1-3m/s,對(duì)輥一至對(duì)輥三轉(zhuǎn)速為300-2500m/min。干燥溫度為100-160℃，干燥時(shí)間2-8小時(shí)，干燥后的復(fù)合母粒含水量低于50ppm。
步驟三、將該復(fù)合纖維送入直捻機(jī)制得捻線絲，最后經(jīng)織造機(jī)織成石墨烯簾子布。
步驟四、將捻織出的石墨烯簾子布浸入浸膠液中5h,之后送入干燥房干燥，干燥溫度130-160℃，之后拉伸定型，定型溫度為190-240℃，最后由儲(chǔ)布架卷取制得最終的石墨烯簾子布復(fù)合材料。
實(shí)施例4
本實(shí)施例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的各組分：二氧化碳超臨界膨脹剝離石墨烯2％，pa切片90％，浸膠液8％。所述的浸膠液為：固含量為10％的間苯二酚-甲醛-膠乳，其中甲醛與間苯二酚的體積比為1：0.5。
所述石墨烯阻燃簾子布的制備方法具體操作步驟如下：
步驟一：將切片和石墨烯進(jìn)行干燥，然后冷卻至室溫，再進(jìn)行后續(xù)的高速混合步驟；高速混合的方式為10000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌2min，混合后物料的粒徑為18-200目。
步驟二：將所述石墨烯-復(fù)合母粒進(jìn)行干燥處理后，送入加料倉(cāng)，通過(guò)螺桿擠出機(jī)進(jìn)入紡絲箱進(jìn)行紡絲，然后經(jīng)過(guò)緩冷裝置，側(cè)吹風(fēng)冷卻成型、上油，經(jīng)對(duì)輥一、對(duì)輥二、對(duì)輥三拉伸和最后卷繞制成石墨烯-納米復(fù)合纖維；其中，緩冷濕度80％，側(cè)風(fēng)1-3m/s,對(duì)輥一至對(duì)輥三轉(zhuǎn)速為300-2500m/min。干燥溫度為100-160℃，干燥時(shí)間2-8小時(shí)，干燥后的復(fù)合母粒含水量低于50ppm。
步驟三、將該復(fù)合纖維送入直捻機(jī)制得捻線絲，最后經(jīng)織造機(jī)織成石墨烯簾子布。
步驟四、將捻織出的石墨烯簾子布浸入浸膠液中6h,之后送入干燥房干燥，干燥溫度130-160℃，之后拉伸定型，定型溫度為190-240℃，最后由儲(chǔ)布架卷取制得最終的石墨烯簾子布復(fù)合材料。
實(shí)施例5
本實(shí)施例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的各組分：長(zhǎng)鏈鹵代烴改性的氧化石墨烯2％，pa切片90％，浸膠液8％。所述的浸膠液為：固含量為10％的間苯二酚-甲醛-膠乳，其中甲醛與間苯二酚的體積比為1：1。
所述石墨烯阻燃簾子布的制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例6
本實(shí)施例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的各組分：偶聯(lián)劑改性氧化石墨烯2％，滌綸聚酯切片80％，浸膠液17.5％。所述的浸膠液為：固含量為10％的間苯二酚-甲醛-膠乳，其中甲醛與間苯二酚的質(zhì)量比為1：2。
所述石墨烯阻燃簾子布的制備方法與實(shí)施例1相同。
對(duì)比例1
本對(duì)比例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，其組成和制備方法與實(shí)施例1基本相同，不同之處僅在于：本對(duì)比例中采用的浸膠液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的間苯二酚-甲醛-膠乳。
對(duì)比例2
本對(duì)比例提供了一種石墨烯阻燃簾子布，其組成和制備方法與實(shí)施例1基本相同，不同之處僅在于：本對(duì)比例中采用的浸膠液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5％的間苯二酚-甲醛-膠乳。
性能測(cè)試
將各實(shí)施例和對(duì)比例制備的石墨烯阻燃簾子布進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如表1所示。
表1
由表1的結(jié)果可知，對(duì)比例的結(jié)果明顯差于實(shí)施例1，說(shuō)明rfl的固含量過(guò)高或過(guò)低均會(huì)明顯影響簾子布的力學(xué)性能和粘合力。實(shí)施例1的效果也好于其他實(shí)施例，說(shuō)明采用偶聯(lián)劑改性氧化石墨烯2％、rfl中間苯二酚與甲醛的質(zhì)量比為1:1時(shí)，可獲得最佳阻燃性能和力學(xué)性能。
本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。