阅读说明：本技术 一种石墨烯改性兔毛纤维制备系统及方法 (Graphene modified rabbit hair fiber preparation system and method ) 是由 宋培龙 于 2020-04-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种石墨烯改性兔毛纤维制备系统及方法,包括溶液制备和兔毛预处理,所述溶液制备主要是制备L-半胱氨酸和氧化石墨烯混合溶液,所述兔毛预处理是对兔毛进行多项处理。涉及兔毛纤维制备技术领域。通过使用本发明的系统可生产出新型的石墨烯改性兔毛纤维,其中利用氧化石墨烯独特的性能,使得兔毛纤维的性能得到有效的改善,且该系统实际操作相对简单,步骤清晰完整,大大降低了纯兔毛纤维纺纱的难度,也不必引进或改善毛纺梳理设备,普通毛纺仪器设备均可使用,解决了纺纱过程中难成网的问题,并且石墨烯改性兔毛纤维不仅具备兔毛纤维本身的优良性能,还同时获得抗菌抑菌、防护紫外线、远红外保健等功能特性。(The invention discloses a graphene modified rabbit hair fiber preparation system and a method, and the system comprises solution preparation and rabbit hair pretreatment, wherein the solution preparation mainly comprises the preparation of a mixed solution of L-cysteine and graphene oxide, and the rabbit hair pretreatment comprises the multiple treatment of rabbit hair. Relates to the technical field of rabbit hair fiber preparation. The system can be used for producing novel graphene modified rabbit hair fibers, wherein the unique performance of graphene oxide is utilized, so that the performance of the rabbit hair fibers is effectively improved, the system is relatively simple in actual operation and clear and complete in steps, the difficulty in spinning pure rabbit hair fibers is greatly reduced, wool spinning carding equipment does not need to be introduced or improved, common wool spinning instruments and equipment can be used, the problem that a net is difficult to form in the spinning process is solved, and the graphene modified rabbit hair fibers not only have the excellent performance of the rabbit hair fibers, but also have the functional characteristics of antibiosis, bacteriostasis, ultraviolet protection, far infrared health care and the like.)

一种石墨烯改性兔毛纤维制备系统及方法

技术领域

本发明涉及兔毛纤维制备技术领域，具体为一种石墨烯改性兔毛纤维制备系统及方法。

背景技术

兔毛是一种天然特种动物纤维，本身富含多种氨基酸，含有大量的-NH与CoOH官能团，兔毛的纤维内部结构都有髓质层，兔毛纤维手感柔软，质轻蓬松、风格别致、保暖性和吸湿性好，耐酸不耐碱，与皮肤接触时会产生轻、柔、软，亲肤感良好，多和羊毛或其它纤维作混纺织物。

在使用兔毛纤维生产纺织物过程中，由于兔毛纤维表面为单向性的鳞片，纤维强度低，表面摩擦性能差，卷曲度小，纤维之间存在静电，抱合性能差，导致其在纺纱过程中有很大的困难，而目前解决此类问题的方法有混纺法、表面改性法或是梳理设备改进法等，但传统改进方法实际操作起来难度较大，且方法不够统一，步骤不够完善，且纺纱过程中难成网的困难，生产出来的纺织物在防静电和抗摩擦等性能上都存在一定的不足。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种石墨烯改性兔毛纤维制备系统及方法，解决了现有的兔毛纤维改进方法实际操作起来难度较大，其具体步骤繁琐、不够完善，且在纺纱过程中难成网的困难的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种石墨烯改性兔毛纤维制备系统，包括溶液制备和兔毛预处理，所述溶液制备主要是制备L-半胱氨酸和石墨烯混合溶液，所述兔毛预处理是对兔毛进行多项处理，所述溶液制备和兔毛预处理完成之后进行石墨烯改性兔毛纤维制备。

进一步地，所述溶液制备包括L-半胱氨酸溶液制备、氧化石墨烯溶液制备和L-半胱氨酸溶液与氧化石墨烯混合溶液制备。

进一步地，所述兔毛预处理包括兔毛筛选、兔毛浸泡、兔毛冲洗和兔毛烘干。

进一步地，所述石墨烯改性毛纤维制备包括改性与接枝处理、超声处理和最终处理。

一种石墨烯改性兔毛纤维制备系统的方法，包括以下步骤：

S1、L-半胱氨酸溶液制备：取L-半胱氨酸溶于去离子水中，配制0.03-0.05mol/L浓度的L-半胱氨酸溶液；

S2、氧化石墨烯溶液制备：取氧化墨烯溶于纯净水中，配制成浓度为5g/L的氧化石墨烯溶液；

S3、L-半胱氨酸溶液与氧化石墨烯混合溶液制备：将S1和S2中制备好的L-半胱氨酸溶液和氧化石墨溶液均取出相同的量，并搅拌混合在一起，制备成L-半胱氨酸溶液与氧化石墨烯混合溶液；

S4、兔毛筛选：首先通过人工将兔毛中明显的杂质清理掉，之后再将兔毛输送至在筛选设备中，通过筛选设备进一步将兔毛中掺杂的较小杂质清理掉；

S5、兔毛浸泡：将S4中筛选好的兔毛放入装有浓度为0.06～0.08moL/L碳酸钠溶液的容器中，对兔毛进行浸泡处理，除去兔毛除去表层的油脂、天然杂质和异味；

S6、兔毛冲洗：将S5中浸泡好的兔毛放入专门的清洗设备中，通过清洗设备产生的高压离子水对兔毛进行冲洗，将兔毛中的碳酸钠溶液清洗干净；

S7、兔毛烘干：将S6中冲洗好的兔毛放入烘干设备中，将对兔毛进行烘干处理；

S8、改性与接枝处理：取出S7中浴比为180:1～220:1的处理好的兔毛纤维，并取出S3中配制好的L-半胱氨酸溶液与氧化石墨烯混合溶液，将两者放入锥形瓶中混合浸泡；

S9、超声处理：将S8中处理好的兔毛纤维置于超声波设备中，并选择超声功率80～100W，水浴温度70～80摄氏度，处理时间为50～70min，对兔毛纤维进行超声处理；

通过使用本发明的系统可生产出新型的石墨烯改性兔毛纤维，其中利用氧化石墨烯独特的性能，使得兔毛纤维的性能得到有效的改善，且该系统实际操作相对简单，步骤清晰完整，大大降低了纯兔毛纤维纺纱的难度，也不必引进或改善毛纺梳理设备，普通毛纺仪器设备均可使用，解决了纺纱过程中难成网的问题，并且石墨烯改性兔毛纤维不仅具备兔毛纤维本身的优良性能，还同时获得抗菌抑菌、防护紫外线、远红外保健等功能特性，若与其它纤维进行混纺时，只需添加少量比例，便可以不仅具备兔毛纤维本身的优良特性，又获得抗菌抑菌、防护紫外线、远红外保健等功能特性，石墨烯改性兔毛纤维的性能远远优于兔毛纤维的性能，具有极高的应用价值。

进一步地，清洗完成之后再将石墨烯改性兔毛纤维烘干设备中进行烘干处理即可，烘干温度设置在50-60摄氏度。

进一步地，所述S3中使用磁力搅拌器转速为20转/s，搅拌时间控制在5-6分钟,确保L-半胱氨酸固体能够充分溶解。

进一步地，所述S5中浸泡时间为一个小时，且保证碳酸钠溶液能够完全浸没兔毛，保证对兔毛起到有效的作用。

进一步地，所述S7中烘干温度设置在55-65摄氏度，烘干施加为45-50分钟，所述S8中使用L-半胱氨酸溶液与氧化石墨烯混合溶液浸泡兔毛纤维时间为两个小时。

(三)有益效果

本发明具有以下有益效果：

该一种石墨烯改性兔毛纤维制备系统及方法，通过使用本发明的系统可生产出新型的石墨烯改性兔毛纤维，其中利用氧化石墨烯独特的性能，使得兔毛纤维的性能得到有效的改善，且该系统实际操作相对简单，步骤清晰完整，大大降低了纯兔毛纤维纺纱的难度，也不必引进或改善毛纺梳理设备，普通毛纺仪器设备均可使用，解决了纺纱过程中难成网的问题，并且石墨烯改性兔毛纤维不仅具备兔毛纤维本身的优良性能，还同时获得抗菌抑菌、防护紫外线、远红外保健等功能特性，若与其它纤维进行混纺时，只需添加少量比例，便可以不仅具备兔毛纤维本身的优良特性，又获得抗菌抑菌、防护紫外线、远红外保健等功能特性，石墨烯改性兔毛纤维的性能远远优于兔毛纤维的性能，具有极高的应用价值。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明中石墨烯改性兔毛纤维制备系统的流程框图；

图2为本发明中溶液制备的流程框图；

图3为本发明中兔毛预处理的流程框图；

图4为本发明中石墨烯改性兔毛纤维制备的流程框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1-4，本发明实施例提供一种技术方案：一种石墨烯改性兔毛纤维制备系统，包括溶液制备和兔毛预处理，所述溶液制备主要是制备L-半胱氨酸和石墨烯混合溶液，所述兔毛预处理是对兔毛进行多项处理，所述溶液制备和兔毛预处理完成之后进行石墨烯改性兔毛纤维制备。

溶液制备和兔毛预处理可同时分别进行，也可分先后顺序依次进行，在实际操作时可根据具体情况选择，石墨烯改性兔毛纤维制备必须在溶液制备和兔毛预处理完成之后进行。

所述溶液制备包括L-半胱氨酸溶液制备、氧化石墨烯溶液制备和L-半胱氨酸溶液与氧化石墨烯混合溶液制备。

氧化石墨烯是事先由石墨烯经过氧化还原制得的，氧化石墨烯有十分良好的亲水性和表面活性，能被小分子，或其他聚合物插层、利离，且比表面积大，导电性好和力学性能优异，氧化石墨烯在改善材料的热学、电学、力学等综合性能方面发挥着非常重要的作用。

所述兔毛预处理包括兔毛筛选、兔毛浸泡、兔毛冲洗和兔毛烘干。

兔毛筛选、兔毛浸泡、兔毛冲洗和兔毛烘干需要一次按顺序进行，确保制得兔毛纤维保持原有的特性。

所述石墨烯改性毛纤维制备包括改性与接枝处理、超声处理和最终处理。

一种石墨烯改性兔毛纤维制备系统的方法，包括以下步骤：

S1、L-半胱氨酸溶液制备：取L-半胱氨酸溶于去离子水中，配制0.03-0.05mol/L浓度的L-半胱氨酸溶液；

配制L-半胱氨酸溶液时，为防止溶液配制过多导致浪费，离子水以及L-半胱氨酸的用量需要根据具体情况选择，需确保浓度0.03-0.05mol/L之间即可。

S2、氧化石墨烯溶液制备：取氧化墨烯溶于纯净水中，配制成浓度为5g/L的氧化石墨烯溶液；

使用不含杂质的纯净水，可保证溶液的纯净度，在将氧化石墨烯溶于纯净水中时需通过搅拌器对混合溶液进行搅拌，确保溶液混合均匀。

S3、L-半胱氨酸溶液与氧化石墨烯混合溶液制备：将S1和S2中制备好的L-半胱氨酸溶液和氧化石墨溶液均取出相同的量，并搅拌混合在一起，制备成L-半胱氨酸溶液与氧化石墨烯混合溶液；

S4、兔毛筛选：首先通过人工将兔毛中明显的杂质清理掉，之后再将兔毛输送至在筛选设备中，通过筛选设备进一步将兔毛中掺杂的较小杂质清理掉；

S5、兔毛浸泡：将S4中筛选好的兔毛放入装有浓度为0.06～0.08moL/L碳酸钠溶液的容器中，对兔毛进行浸泡处理，除去兔毛除去表层的油脂、天然杂质和异味；

S6、兔毛冲洗：将S5中浸泡好的兔毛放入专门的清洗设备中，通过清洗设备产生的高压离子水对兔毛进行冲洗，将兔毛中的碳酸钠溶液清洗干净；

S7、兔毛烘干：将S6中冲洗好的兔毛放入烘干设备中，将对兔毛进行烘干处理；

S8、改性与接枝处理：取出S7中浴比为180:1～220:1的处理好的兔毛纤维，并取出S3中配制好的L-半胱氨酸溶液与氧化石墨烯混合溶液，将两者放入锥形瓶中混合浸泡；

S9、超声处理：将S8中处理好的兔毛纤维置于超声波设备中，并选择超声功率80～100W，水浴温度70～80摄氏度，处理时间为50～70min，对兔毛纤维进行超声处理；

S10、最终处理：使用无水酒精对S9中制备完成的石墨烯改性兔毛纤维进行清洗，清洗完成之后再将石墨烯改性兔毛纤维烘干设备中进行烘干处理即可，烘干温度设置在50-60摄氏度。

所述S3中使用磁力搅拌器转速为20转/s，搅拌时间控制在5-6分钟,确保L-半胱氨酸固体能够充分溶解。

所述S5中浸泡时间为一个小时，且保证碳酸钠溶液能够完全浸没兔毛，保证对兔毛起到有效的作用。

所述S7中烘干温度设置在55-65摄氏度，烘干施加为45-50分钟，所述S8中使用L-半胱氨酸溶液与氧化石墨烯混合溶液浸泡兔毛纤维时间为两个小时。

石墨烯是一种新型碳纳米轻质材料，具有独特的单原子层二维晶体结构、高比表面积，高的强度、电导率、热导率，对各类光线的吸收效率高、速蔽效果理想，石墨烯本身的分散性较差，因此常用氧化石墨烯进行处理，然后使用氧化还原法来获取石墨烯，氧化石墨烯其表面含有丰富的含氧官能团，平面上含有一个-0H和C-0-C，而在其片层边缘含有C＝0和C0OH官能团，与石墨烯相比，氧化石墨烯有十分良好的亲水性和表面活性，能被小分子，或其他聚合物插层、利离，且比表面积大，导电性好和力学性能优异，氧化石墨烯在改善材料的热学、电学、力学等综合性能方面发挥着非常重要的作用，因此选用氧化石墨烯作为改进原料；

通过使用本发明的系统可生产出新型的石墨烯改性兔毛纤维，其中利用氧化石墨烯独特的性能，使得兔毛纤维的性能得到有效的改善，且该系统实际操作相对简单，步骤清晰完整，大大降低了纯兔毛纤维纺纱的难度，也不必引进或改善毛纺梳理设备，普通毛纺仪器设备均可使用，解决了纺纱过程中难成网的问题，并且石墨烯改性兔毛纤维不仅具备兔毛纤维本身的优良性能，还同时获得抗菌抑菌、防护紫外线、远红外保健等功能特性，若与其它纤维进行混纺时，只需添加少量比例，便可以不仅具备兔毛纤维本身的优良特性，又获得抗菌抑菌、防护紫外线、远红外保健等功能特性，石墨烯改性兔毛纤维的性能远远优于兔毛纤维的性能，具有极高的应用价值。

工作原理：

S1、L-半胱氨酸溶液制备：取L-半胱氨酸溶于去离子水中，配制0.03-0.05mol/L浓度的L-半胱氨酸溶液，配制L-半胱氨酸溶液时，为防止溶液配制过多导致浪费，离子水以及L-半胱氨酸的用量需要根据具体情况选择，需确保浓度0.03-0.05mol/L之间即可；

S2、氧化石墨烯溶液制备：取氧化墨烯溶于纯净水中，配制成浓度为5g/L的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液的配制量需跟L-半胱氨酸溶液保持一致；

S3、L-半胱氨酸溶液与氧化石墨烯混合溶液制备：将S1和S2中制备好的L-半胱氨酸溶液和氧化石墨溶液均取出相同的量，并使用磁力搅拌器，且转速设置为20转/s，搅拌时间控制在5-6分钟,确保L-半胱氨酸固体能够充分溶解混合在一起，从而制备成L-半胱氨酸溶液与氧化石墨烯混合溶液；

S4、兔毛筛选：首先通过人工将兔毛中明显的杂质清理掉，之后再将兔毛输送至在筛选设备中，通过筛选设备进一步将兔毛中掺杂的较小杂质清理掉；

S5、兔毛浸泡：将S4中筛选好的兔毛放入装有浓度为0.06～0.08moL/L碳酸钠溶液的容器中，对兔毛进行浸泡处理，除去兔毛除去表层的油脂、天然杂质和异味，浸泡时间为一个小时，且保证碳酸钠溶液能够完全浸没兔毛，保证对兔毛起到有效的作用；

S6、兔毛冲洗：将S5中浸泡好的兔毛放入专门的清洗设备中，通过清洗设备产生的高压离子水对兔毛进行冲洗，将兔毛中的碳酸钠溶液清洗干净；

S7、兔毛烘干：将S6中冲洗好的兔毛放入烘干设备中，将对兔毛进行烘干处理，烘干温度设置在55-65摄氏度，烘干施加为45-50分钟，所述S8中使用L-半胱氨酸溶液与氧化石墨烯混合溶液浸泡兔毛纤维时间为两个小时；

S8、改性与接枝处理：取出S7中浴比为180:1～220:1的处理好的兔毛纤维，并取出S3中配制好的L-半胱氨酸溶液与氧化石墨烯混合溶液，将两者放入锥形瓶中混合浸泡；

S9、超声处理：将S8中处理好的兔毛纤维置于超声波设备中，并选择超声功率80～100W，水浴温度70～80摄氏度，处理时间为50～70min，对兔毛纤维进行超声处理；

S10、最终处理：使用无水酒精对S9中制备完成的石墨烯改性兔毛纤维进行清洗，清洗完成之后再将石墨烯改性兔毛纤维烘干设备中进行烘干处理即可，烘干温度设置在50-60摄氏度，时间为30分钟作用，待烘干结束之后，石墨烯改性兔毛纤维便制作完成了。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。