[發明專利]一種石墨烯改性尼龍6纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201310168803.3
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN103215689A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 戴禮興;侯文俊;唐柏青;陸玲玲
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: D01F6/96
• 分類號: D01F6/96;D01F1/10;C08G83/00;C08K9/04;C08K9/02;C08K3/04
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明屬于纖維材料技術領域，具體涉及一種石墨烯改性尼龍6纖維的制備方法。

背景技術

尼龍6以其優異的熱塑性，作為工業產品它是輪胎簾子線和工程塑料的重要原料。碳材料是地球上最普遍也是最奇妙的一種材料，它可以形成世界上最硬的金剛石，也可以形成最軟的石墨。目前，石墨烯已成為備受矚目的國際研究前沿和熱點材料。

制備得到性能優良的石墨烯/聚合物材料的關鍵是解決石墨烯在基體中分散均勻，并形成良好的界面問題，才能使石墨烯與基體間具有良好的粘結力，將應力傳遞到石墨烯上，起到增強的效果。中國發明專利“注塑級石墨填充高溫尼龍及其制作工藝”（CN102898821A）中，運用機械方法將石墨烯分散到尼龍中，出現團聚的現象。中國發明專利“一種尼龍6/氧化石墨納米復合材料的制備方法”（CN101760011A）中，用氧化石墨與己內酰胺進行原位聚合，將尼龍6接枝到石墨烯上，從而將石墨烯分散在尼龍6當中，但其分散性并未得到有效的改善。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，提供一種分散性好﹑界面粘結性好的石墨烯改性尼龍6纖維的制備方法。

實現本發明目的的技術方案是提供一種石墨烯改性尼龍6纖維的制備方法，反應物按重量計，包括如下步驟：

1、將5～20份無機酸加入到1份石墨粉中，超聲處理24～48小時，在溫度為40～60℃的條件反應1～5小時，得到純化的石墨粉；

2、將1份純化的石墨粉與5～20份強氧化性酸混合，在溫度為?40～110℃的條件下，攪拌、回流反應5～10小時，用微孔濾膜抽濾，反復洗滌至濾液為中性，再在30～70℃的溫度下真空干燥，得到氧化石墨烯；

3、將1份氧化石墨與10～20份酰化試劑混合，超聲處理1～10小時后，再在溫度為50～90℃的條件下，攪拌、回流反應24～48小時，抽濾、洗滌，去除酰化試劑，得到酰化的石墨烯；

4、將1份酰化的石墨烯與1～100份二元胺混合，超聲處理1～10小時后，在溫度為0～70℃的條件下反應24～48小時，抽濾、洗滌，再在溫度為30～70℃的條件下真空干燥處理24～48小時，得到表面帶有活性氨基的氧化石墨烯；

5、將1份表面帶有活性氨基的氧化石墨烯與1～100份己內酰胺混合，在溫度為70～100℃的恒溫條件下超聲處理1～10小時；再加入1～10份6氨基己酸，在溫度為250～280℃的攪拌、氮氣氣氛條件下，反應5～12小時，得到石墨烯改性的尼龍6紡絲熔體；

6、采用熔融紡絲工藝，經擠出紡絲、拉伸，得到一種石墨烯改性的尼龍6纖維。

本發明技術方案所述的石墨粉為單層石墨粉﹑多層石墨粉，或其混合物。所述的無機酸為濃硝酸﹑濃硫酸、濃鹽酸中的一種，或幾種的混合。所述的強氧化性酸為濃硝酸﹑濃硫酸﹑高錳酸鉀和硫酸的混合液，硝酸和硫酸的混合液，高錳酸鉀和硝酸的混合液，過氧化氫和硫酸的混合液，過氧化氫和鹽酸的混合液，或過氧化氫和硝酸的混合液中的任意一種。所述的酰化試劑為二氯亞砜、甲酰氯、三氯化磷、N-甲基-N-苯基甲酰胺、氯化苯甲酰膽堿中的一種，或其任意組合。所述的二元胺為乙二胺、丁二胺、己二胺、辛二胺、葵二胺、十二胺中的一種，或其任意組合。

本發明提供的石墨烯改性尼龍6纖維的制備方法，將石墨烯進行羧基化﹑酰氯化處理后，再經二元胺處理得到表面帶有活性氨基的氧化石墨烯；利用氨基化的石墨烯與己內酰胺通過引發劑6-氨基己酸進行聚合反應，制備石墨烯改性的尼龍6熔體，采用熔融紡絲工藝，經紡絲、拉伸，得到石墨烯改性的尼龍6纖維。利用氨基化的石墨烯增強尼龍6，提高其與基體樹脂的界面粘結強度，有利于提高石墨烯改性尼龍6纖維的整體性能。與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

1、石墨烯經過羧基化﹑酰氯化處理后，再將其引入具體特征結構的二元胺，然后利用此氨基化的石墨烯與己內酰胺通過引發劑6-氨基己酸的引發進行聚合反應，生成石墨烯改性的尼龍6，并通過小型的熔融紡絲機進行紡絲并且拉伸，得到石墨烯改性的尼龍6纖維。利用氨基化的石墨烯增強尼龍6，提高其與基體樹脂的界面粘結強度，有利于提高石墨烯改性尼龍6纖維的整體性能，便于石墨烯的工業化應用；