远红外发热、耐候性石墨烯锦纶丝及其制备工艺
技术领域：
本发明涉及纺织材料技术领域，具体涉及一种远红外发热、耐候性石墨烯锦纶丝及其制备工艺。
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，强度高，力学、光学和电学性质好，并且还具有优异的远红外功能，能够改善人体血液循环，增强人体新陈代谢以及镇痛作用。
锦纶，俗称尼龙，聚酰胺纤维，简称PA，是分子主链上含有重复酰胺基团的热塑性树脂的总称，包括脂肪族PA、脂肪-芳香族PA和芳香族PA。聚酰胺纤维最突出的优点是耐磨性强，在混纺织物中稍加入一些聚酰胺纤维，就可大大提高其耐磨；并且当拉伸至3-6％时，弹性回复率可达100％，能经受上万次折挠而不断裂。
本发明基于石墨烯的远红外功能与高强度以及锦纶的耐磨性与高强度，开发出一种新型石墨烯锦纶丝，并通过功能助剂的添加使制备的石墨烯锦纶丝不仅具有优异的远红外功能，还能发挥突出的耐候性能，从而扩宽石墨烯锦纶丝的使用范围。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种远红外发热、耐候性石墨烯锦纶丝，通过在锦纶纤维中添加石墨烯来赋予锦纶丝一定的远红外发热性能，并通过自制抗老化剂来赋予石墨烯锦纶丝优良的耐候性能，从而优化石墨烯锦纶丝的使用品质和延长石墨烯锦纶丝的使用寿命。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
远红外发热、耐候性石墨烯锦纶丝，由聚酰胺纤维、石墨烯纤维和抗老化剂制成，所述抗老化剂是由2,5-噻吩二羧酸和2,6-二氨基吡啶经熔融缩聚反应合成。
所述聚酰胺纤维、石墨烯纤维、抗老化剂的质量比为100：1-20：0.5-10。
所述抗老化剂的结构式为：
所述抗老化剂的制备方法为：向去离子水中加入2,5-噻吩二羧酸和2,6-二氨基吡啶，混合后转入反应器中，并将反应器中的气氛置换为惰性气氛，加热发生熔融缩聚反应，
所述2,5-噻吩二羧酸、2,6-二氨基吡啶的摩尔比为1：1-1.005，去离子水的用量为2,5-噻吩二羧酸和2,6-二氨基吡啶的总质量的0.1-1倍。
所述熔融缩聚反应分为三个阶段进行，第一阶段的反应温度为110-130℃，反应压力为0MPa，反应过程中不断排出水汽，直至排出的水汽量为初始加入去离子水的用量；第二阶段的反应温度为170-190℃，反应压力为0MPa，反应过程中不断排出水汽，反应时间为1-5h；第三阶段的反应温度为220-240℃，反应压力为-0.1MPa，反应时间为0.5-2h。
本发明所采用的抗老化剂属于新型聚酰胺类化合物，因此该抗老化剂与聚酰胺纤维的相容性好，并且该抗老化剂能够吸收紫外线，从而赋予锦纶丝优良的耐候性能。
所述远红外发热、耐候性石墨烯锦纶丝的制备工艺，包括以下工艺步骤：
(1)将聚酰胺纤维、石墨烯纤维和抗老化剂混合，得到混合物；
(2)将混合物加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，得到熔体；
(3)将熔体牵引至水槽中冷却，并干燥，得到线体；
(4)将线体拉伸，收卷，得到石墨烯锦纶丝。
所述双螺杆挤出机的加工温度为230-280℃。
所述拉伸包括第一拉伸和第二拉伸，第一拉伸的拉伸倍数为2-4倍，拉伸温度为110-130℃；第二拉伸的拉伸倍数为1-2倍，拉伸温度为130-150℃。
本发明的有益效果是：本发明通过石墨烯的添加产生远红外线，其振动频率与人体内细胞分子的振动频率接近，被人体吸收后会产生热效应，从而起到改善血液循环、加强新陈代谢和缓解疼痛的作用；并通过抗老化剂的添加来赋予锦纶丝优良的耐候性能，并且该抗老化剂预聚酰胺纤维的相容性好，避免了额外添加分散剂的成本投入；制得的石墨烯锦纶丝兼具远红外发热和耐候的双重特性，从而提高了其纺织制品的使用品质。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
聚酰胺纤维购自巴斯夫B3WG3 PA6，石墨烯纤维购自宁国市龙晟柔性储能材料科技有限公司3200D。
实施例1
抗老化剂的制备：
向去离子水(去离子水用量为2,5-噻吩二羧酸和2,6-二氨基吡啶的总质量)中加入0.05mol 2,5-噻吩二羧酸和0.05mol 2,6-二氨基吡啶，混合后转入反应器中，并将反应器中的气氛置换为惰性气氛，加热发生熔融缩聚反应，熔融缩聚反应分为三个阶段进行，第一阶段的反应温度为115℃，反应压力为0MPa，反应过程中不断排出水汽，直至排出的水汽量为初始加入去离子水的用量；第二阶段的反应温度为180℃，反应压力为0MPa，反应过程中不断排出水汽，反应时间为3h；第三阶段的反应温度为230℃，反应压力为-0.1MPa，反应时间为1.5h。聚合度为72。
石墨烯锦纶丝的制备：
(1)将2000g聚酰胺纤维、160g石墨烯纤维和100g抗老化剂混合，得到混合物；
(2)将混合物加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，双螺杆挤出机的加工温度一区250℃、二区260℃、三区260℃、四区280℃、五区260℃、六区260℃，模头温度260℃，得到熔体；
(3)将熔体牵引至25℃水槽中冷却，并70℃干燥，得到线体；
(4)将线体拉伸，第一拉伸的拉伸倍数为3.2倍，拉伸温度为120℃；第二拉伸的拉伸倍数为1.3倍，拉伸温度为140℃，收卷，得到石墨烯锦纶丝。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处是在制备石墨烯锦纶丝时将抗老化剂用量替换为4g，其余完全相同。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处是在制备石墨烯锦纶丝时将抗老化剂替换为等质量的紫外线吸收剂UV-9，其余完全相同。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处是在制备石墨烯锦纶丝时不添加抗老化剂，其余完全相同。
分别利用上述实施例和对比例制备1800D锦纶单丝，并测试其耐候性能，结果见表1。
测试方法：标准GB/T 31899-2015《纺织品耐候性试验紫外光曝晒》UVA型灯管，试验条件1(用340nm处辐照强度为0.89W/m2的紫外光在黑板温度为60℃条件下曝晒8h，接着在黑板温度为50℃条件下冷凝4h)，测定试样曝晒前的断裂强力和曝晒后的断裂强力，并计算强力保持率。
表1
由表1可以得知，本发明所制抗老化剂相对于本领域现有的紫外线吸收剂UV-9来说，更能增强锦纶丝的耐候性能；并且由曝晒前的断裂强力可以看出，本发明所制抗老化剂还能提高锦纶丝的强度。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
