一种纳米导热型腈纶纱线的制备方法
阅读说明：本技术 一种纳米导热型腈纶纱线的制备方法 (Preparation method of nano heat-conducting acrylic yarn ) 是由 冼俊谕 李志勇 全金华 李冠螢 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及腈纶纱线技术领域,尤其涉及一种纳米导热型腈纶纱线的制备方法,包括以下步骤：S1、称取原料；S2、腈纶纺丝液的制备；S3、腈纶纱线的制备,本发明制备的腈纶纱线中含有碳类微纳米导热填料、金属类微纳米导热填料和非金属非碳类微纳米导热填料,碳类微纳米导热填料、金属类微纳米导热填料和非金属非碳类微纳米导热填料与腈纶纱线的相容性好,并且导热填料均为棒状结构,能够更好的与腈纶符合成纤维状,导热填料能够在纤维内形成一个棒状的导热条,能够有效的提高腈纶纱线的导热效果,提高腈纶纱线的运用范围。(The invention relates to the technical field of acrylic yarn, in particular to a preparation method of nano heat-conducting acrylic yarn, which comprises the following steps: s1, weighing the raw materials; s2, preparing acrylic fiber spinning solution; s3, preparing acrylic yarns, wherein the prepared acrylic yarns contain carbon micro-nano heat conducting fillers, metal micro-nano heat conducting fillers and non-metal non-carbon micro-nano heat conducting fillers, the metal micro-nano heat conducting fillers and the non-metal non-carbon micro-nano heat conducting fillers are good in compatibility with the acrylic yarns, the heat conducting fillers are of rod-shaped structures and can better conform to the acrylic fibers to form a fibrous shape, and the heat conducting fillers can form a rod-shaped heat conducting strip in the fibers, so that the heat conducting effect of the acrylic yarns can be effectively improved, and the application range of the acrylic yarns is widened.)
技术领域
本发明涉及腈纶纱线技术领域，尤其涉及一种纳米导热型腈纶纱线的制备方法。
背景技术
腈纶是聚丙烯腈纤维在我国的商品名。腈纶具有优良的性能，手感柔软温暖，弹性很好。耐光和耐气候特别优良。一般制成短纤维。可以纯纺或与羊毛混纺。用于制纺织品、针织品、毛毯、帐篷、窗帘和滤布等，由于其性质接近羊毛，故有“合成羊毛”之称。扁平腈纶纱线是一种截面为矩形或接近于矩形的腈纶纱线，扁平腈纶纱线具有特殊的光泽、蓬松性和抗起球性能，并具有良好的后加工效果。手感酷似触摸羽毛和动物毛皮，因此主要用作人造毛皮、绒毛玩具、室内装饰及轿车内的装饰材料等。
但腈纶的导热系数一般，这限制了其在散热、导热等领域的应用，将腈纶改性制备成导热材料，能够进一步拓宽了腈纶的应用范围。
因此，我们提出了一种纳米导热型腈纶纱线的制备方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种纳米导热型腈纶纱线的制备方法。
一种纳米导热型腈纶纱线的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取原料：所述原料由以下重量份的组分组成：聚丙烯腈35-50份、溶解液80-150份、碳类微纳米导热填料20-30份、金属类微纳米导热填料20-30份、非金属非碳类微纳米导热填料20-30份、阻燃剂5-12份、相容剂0.5-3份、抗氧化剂0.5-3份和湿润剂0.5-3份；
S2、腈纶纺丝液的制备：将聚丙烯腈经预处理后溶解于溶解液中，配成一定质量分数的腈纶原液，然后将碳类微纳米导热填料、金属类微纳米导热填料、非金属非碳类微纳米导热填料、阻燃剂、相容剂、抗氧化剂和润滑剂加入腈纶原液中，混合均匀，超声分散得到腈纶纺丝液，超声分散的时间为10-15min；
S3、腈纶纱线的制备：腈纶纺丝液经喷丝头挤出、凝固、水浴拉伸和水洗后形成，经热拉伸和干燥后得一种纳米导热型腈纶纱线。
优选的，所述金属类微纳米导热填料为微纳米金属复合物，所述金属类微纳米导热填料中的金属包括银、铝和铜，银、铝和铜的质量比为0.01-0.03：1-3：1；所述微纳米金属复合物为通过负载、包覆、电镀、化学镀的方式将所述金属结合在纤维状微纳米矿物的表面形成的复合物，其中，所述微纳米矿物为微纳米钛酸钾纤维、微纳米二氧化钛纤维、微纳米碳化硅纤维、凹凸棒石、埃洛石、微纳米滑石粉、微纳米云母粉中的至少一种。
优选的，所述纤维状微纳米矿物的直径为20nm-300nm，长径比为30-500：1；所述微纳米金属复合物中金属与微纳米矿物的质量比为0.03-0.2：1。
优选的，所述碳类微纳米导热填料选用碳纳米管与石墨烯的混合物，碳纳米管与石墨烯的质量比为20-40：1。
优选的，所述非金属非碳类微纳米导热填料选用微纳米氮化硼、微纳米氮化铝纤维、微纳米氧化铝纤维、微纳米氧化镁纤维中的至少一种。
优选的，所述非金属非碳类微纳米导热填料的直径为20nm-400nm，长径比为30-600：1。
优选的，所述溶解液为二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种，所述抗氧化剂采用亚磷酸三苯酯，所述湿润剂采用工业白油，所述阻燃剂为无卤阻燃剂，所述相容剂选用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、硬脂酸、月桂酸中的至少一种。
优选的，所述S2中，预处理为碱性预处理，具体条件为：在氢氧化钠质量分数为10-25％、乙醇质量分数为20-35％的水溶液中，60-100℃处理30-150min，预处理完毕后，热水洗涤，然后在真空环境下干燥3-4h，干燥温度为60-90℃。
优选的，所述S3中，腈纶纺丝液经喷丝头挤出前进行微波处理，微波处理时间为10-20s。
本发明的有益效果是：本发明制备的腈纶纱线中含有碳类微纳米导热填料、金属类微纳米导热填料和非金属非碳类微纳米导热填料，碳类微纳米导热填料、金属类微纳米导热填料和非金属非碳类微纳米导热填料与腈纶纱线的相容性好，并且导热填料均为棒状结构，能够更好的与腈纶符合成纤维状，导热填料能够在纤维内形成一个棒状的导热条，能够有效的提高腈纶纱线的导热效果，提高腈纶纱线的运用范围。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1中，一种纳米导热型腈纶纱线的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取原料：所述原料由以下重量份的组分组成：聚丙烯腈35份、溶解液80份、碳类微纳米导热填料20份、金属类微纳米导热填料20份、非金属非碳类微纳米导热填料20份、阻燃剂5份、相容剂0.5份、抗氧化剂0.5份和湿润剂0.5份；
S2、腈纶纺丝液的制备：将聚丙烯腈经预处理后溶解于溶解液中，配成一定质量分数的腈纶原液，然后将碳类微纳米导热填料、金属类微纳米导热填料、非金属非碳类微纳米导热填料、阻燃剂、相容剂、抗氧化剂和润滑剂加入腈纶原液中，混合均匀，超声分散得到腈纶纺丝液，超声分散的时间为10-15min；
S3、腈纶纱线的制备：腈纶纺丝液经喷丝头挤出、凝固、水浴拉伸和水洗后形成，经热拉伸和干燥后得一种纳米导热型腈纶纱线。
进一步的，金属类微纳米导热填料为微纳米金属复合物，所述金属类微纳米导热填料中的金属包括银、铝和铜，银、铝和铜的质量比为0.01：1：1；所述微纳米金属复合物为通过负载、包覆、电镀、化学镀的方式将所述金属结合在纤维状微纳米矿物的表面形成的复合物，其中，所述微纳米矿物为微纳米钛酸钾纤维、微纳米二氧化钛纤维、微纳米碳化硅纤维、凹凸棒石、埃洛石、微纳米滑石粉、微纳米云母粉中的至少一种。
进一步的，所述纤维状微纳米矿物的直径为20nm-300nm，长径比为30-500：1；所述微纳米金属复合物中金属与微纳米矿物的质量比为0.03：1。
进一步的，碳类微纳米导热填料选用碳纳米管与石墨烯的混合物，碳纳米管与石墨烯的质量比为20：1。
进一步的，非金属非碳类微纳米导热填料选用微纳米氮化硼、微纳米氮化铝纤维、微纳米氧化铝纤维、微纳米氧化镁纤维中的至少一种。
进一步的，非金属非碳类微纳米导热填料的直径为20nm-400nm，长径比为30-600：1。
进一步的，溶解液为二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种，所述抗氧化剂采用亚磷酸三苯酯，所述湿润剂采用工业白油，所述阻燃剂为无卤阻燃剂，所述相容剂选用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、硬脂酸、月桂酸中的至少一种。
进一步的，S2中，预处理为碱性预处理，具体条件为：在氢氧化钠质量分数为10％、乙醇质量分数为20％的水溶液中，60-100℃处理30-150min，预处理完毕后，热水洗涤，然后在真空环境下干燥3-4h，干燥温度为60-90℃。
进一步的，S3中，腈纶纺丝液经喷丝头挤出前进行微波处理，微波处理时间为10-20s。
实施例2中，一种纳米导热型腈纶纱线的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取原料：所述原料由以下重量份的组分组成：聚丙烯腈50份、溶解液150份、碳类微纳米导热填料30份、金属类微纳米导热填料30份、非金属非碳类微纳米导热填料30份、阻燃剂12份、相容剂3份、抗氧化剂3份和湿润剂3份；
S2、腈纶纺丝液的制备：将聚丙烯腈经预处理后溶解于溶解液中，配成一定质量分数的腈纶原液，然后将碳类微纳米导热填料、金属类微纳米导热填料、非金属非碳类微纳米导热填料、阻燃剂、相容剂、抗氧化剂和润滑剂加入腈纶原液中，混合均匀，超声分散得到腈纶纺丝液，超声分散的时间为10-15min；
S3、腈纶纱线的制备：腈纶纺丝液经喷丝头挤出、凝固、水浴拉伸和水洗后形成，经热拉伸和干燥后得一种纳米导热型腈纶纱线。
进一步的，金属类微纳米导热填料为微纳米金属复合物，所述金属类微纳米导热填料中的金属包括银、铝和铜，银、铝和铜的质量比为0.03：3：1；所述微纳米金属复合物为通过负载、包覆、电镀、化学镀的方式将所述金属结合在纤维状微纳米矿物的表面形成的复合物，其中，所述微纳米矿物为微纳米钛酸钾纤维、微纳米二氧化钛纤维、微纳米碳化硅纤维、凹凸棒石、埃洛石、微纳米滑石粉、微纳米云母粉中的至少一种。
进一步的，所述纤维状微纳米矿物的直径为20nm-300nm，长径比为30-500：1；所述微纳米金属复合物中金属与微纳米矿物的质量比为0.2：1。
进一步的，碳类微纳米导热填料选用碳纳米管与石墨烯的混合物，碳纳米管与石墨烯的质量比为40：1。
进一步的，非金属非碳类微纳米导热填料选用微纳米氮化硼、微纳米氮化铝纤维、微纳米氧化铝纤维、微纳米氧化镁纤维中的至少一种。
进一步的，非金属非碳类微纳米导热填料的直径为20nm-400nm，长径比为30-600：1。
进一步的，溶解液为二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种，所述抗氧化剂采用亚磷酸三苯酯，所述湿润剂采用工业白油，所述阻燃剂为无卤阻燃剂，所述相容剂选用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、硬脂酸、月桂酸中的至少一种。
进一步的，S2中，预处理为碱性预处理，具体条件为：在氢氧化钠质量分数为25％、乙醇质量分数为35％的水溶液中，60-100℃处理30-150min，预处理完毕后，热水洗涤，然后在真空环境下干燥3-4h，干燥温度为60-90℃。
进一步的，S3中，腈纶纺丝液经喷丝头挤出前进行微波处理，微波处理时间为10-20s。
实施例3中，一种纳米导热型腈纶纱线的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取原料：所述原料由以下重量份的组分组成：聚丙烯腈42份、溶解液110份、碳类微纳米导热填料25份、金属类微纳米导热填料25份、非金属非碳类微纳米导热填料25份、阻燃剂8份、相容剂2份、抗氧化剂2份和湿润剂2份；
S2、腈纶纺丝液的制备：将聚丙烯腈经预处理后溶解于溶解液中，配成一定质量分数的腈纶原液，然后将碳类微纳米导热填料、金属类微纳米导热填料、非金属非碳类微纳米导热填料、阻燃剂、相容剂、抗氧化剂和润滑剂加入腈纶原液中，混合均匀，超声分散得到腈纶纺丝液，超声分散的时间为10-15min；
S3、腈纶纱线的制备：腈纶纺丝液经喷丝头挤出、凝固、水浴拉伸和水洗后形成，经热拉伸和干燥后得一种纳米导热型腈纶纱线。
进一步的，金属类微纳米导热填料为微纳米金属复合物，所述金属类微纳米导热填料中的金属包括银、铝和铜，银、铝和铜的质量比为0.02：2：1；所述微纳米金属复合物为通过负载、包覆、电镀、化学镀的方式将所述金属结合在纤维状微纳米矿物的表面形成的复合物，其中，所述微纳米矿物为微纳米钛酸钾纤维、微纳米二氧化钛纤维、微纳米碳化硅纤维、凹凸棒石、埃洛石、微纳米滑石粉、微纳米云母粉中的至少一种。
进一步的，所述纤维状微纳米矿物的直径为20nm-300nm，长径比为30-500：1；所述微纳米金属复合物中金属与微纳米矿物的质量比为0.1：1。
进一步的，碳类微纳米导热填料选用碳纳米管与石墨烯的混合物，碳纳米管与石墨烯的质量比为30：1。
进一步的，非金属非碳类微纳米导热填料选用微纳米氮化硼、微纳米氮化铝纤维、微纳米氧化铝纤维、微纳米氧化镁纤维中的至少一种。
进一步的，非金属非碳类微纳米导热填料的直径为20nm-400nm，长径比为30-600：1。
进一步的，溶解液为二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种，所述抗氧化剂采用亚磷酸三苯酯，所述湿润剂采用工业白油，所述阻燃剂为无卤阻燃剂，所述相容剂选用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、硬脂酸、月桂酸中的至少一种。
进一步的，S2中，预处理为碱性预处理，具体条件为：在氢氧化钠质量分数为18％、乙醇质量分数为27％的水溶液中，60-100℃处理30-150min，预处理完毕后，热水洗涤，然后在真空环境下干燥3-4h，干燥温度为60-90℃。
进一步的，S3中，腈纶纺丝液经喷丝头挤出前进行微波处理，微波处理时间为10-20s。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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