[發明專利]通過有機化改性納米粒子制備聚烯烴基復合纖維的方法

有效

• 申請號: 201310374345.9
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103436976A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 趙文靜;麥永懿;張煒;葉純麟;李建龍;李志
• 申請（專利權）人: 上海化工研究院
• 主分類號: D01F6/46
• 分類號: D01F6/46;D01F1/10;C08F292/00;C08F2/48
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

1.一種通過有機化改性納米粒子制備聚烯烴基復合纖維的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)合成能夠與納米粒子表面羥基反應，并有引發單體進行活性自由基聚合功能的CNS：將一定量的含有氯甲基的三甲氧基硅烷(A)和一定量的二硫代氨基甲酸鹽(B)分別溶解到四氫呋喃中，相應的得到混合溶液a、混合溶液b；然后將混合溶液b緩慢地加入到混合溶液a中，室溫下進行攪拌2～5h，將沉淀物過濾掉，然后于160～170℃下真空蒸餾去除溶劑，得到粘性液體CNS，備用；

(2)納米粒子的羥基化處理：將納米粒子置于濃硝酸與濃硫酸體積比為3∶1的混合液中，于85～95℃下回流處理5～10h，然后離心過濾，并用去離子水洗滌后，于干燥箱中干燥8～15h，備用；

(3)納米粒子表面接枝CNS，得到一層有機殼包覆的納米粒子：用甲苯或四氫呋喃作為溶劑，溶解CNS，然后加入定量的納米粒子，其中CNS與納米粒子質量之比為1∶100～1∶20，并進行超聲分散10～30min，而后于室溫下攪拌10～20h，使CNS與納米粒子表面的酸性基團充分反應，離心過濾后，真空干燥8～15h，得到表面接枝有CNS作為第一層有機外殼的納米粒子，備用；

(4)紫外輻照，單體于納米粒子表面進行活性自由基聚合接枝，得到多層有機殼包覆的納米粒子：將步驟(3)最終得到的一層有機殼包覆的納米粒子加入到盛有甲苯的石英器皿中，加入定量單體后進行攪拌，其中單體與甲苯的體積比為2∶1～6∶1；放置于距離紫外輻照計15cm處，于室溫及N₂保護的條件下置于功率為300W的紫外輻照計下輻照0.1～5h，離心過濾并用甲苯洗滌，最后在N₂保護下進行干燥，得到有兩層有機殼包覆的納米粒子，備用；

加入目標單體，重復步驟(4)可進行第三層有機外殼的包覆；

(5)改性納米粒子/聚烯烴復合纖維的制備：將步驟(4)中已進行多層有機核殼結構改性的納米粒子與聚烯烴進行高速混合，其中納米粒子與聚烯烴重量之比為1∶200～1∶20，將混合好的物料放入加熱溫度為180～250℃的雙螺桿擠出機中，由噴絲孔噴絲，而后紡絲成型，得到改性納米粒子/聚烯烴復合纖維。

2.根據權利要求1所述的一種通過有機化改性納米粒子制備聚烯烴基復合纖維的方法，其特征在于，步驟(1)中所述含有氯甲基的三甲氧基硅烷(A)指4-(氯甲基)苯基三甲氧基硅烷或γ-氯代丙基三甲氧基硅烷；

步驟(2)中所述納米粒子為納米二氧化硅、納米碳化硅、碳納米管、納米二氧化鈦、納米氧化鎂、納米氧化鋅、納米氧化鋁、納米氧化鋯、納米氧化鎳、納米磷灰石、納米氮化硅中的至少一種；

步驟(3)中所述單體包括丙烯酸、丙烯酸酰胺、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、順丁二烯二酸酐、對乙烯基苯磺酸鈉、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸胺基乙酯等；

步驟(5)中所述聚烯烴包括聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯。

3.根據權利要求1所述的一種通過有機化改性納米粒子制備聚烯烴基復合纖維的方法，其特征在于，所述的二硫代氨基甲酸鹽(B)的分子結構式如下：

其中：R₁、R₂可以為氫原子，或碳原子數為1-8的直鏈或支鏈烷基，或帶有烷基取代基的芳基；M為金屬原子Na、Zn、Cu、Ni、Fe、K中的一種，當M為Na、K時，n＝1；當M為Zn、Cu、Ni時，n＝2；當M為Fe時，n＝3。

4.根據權利要求1所述的一種通過有機化改性納米粒子制備聚烯烴基復合纖維的方法，其特征在于，所述的CNS的分子結構式如下：

其中：R₁、R₂可以為碳原子數為1-8的直鏈或支鏈烷烴，或帶有烷基取代基的芳基；R為或-CH₂-GH₂-。

5.根據權利要求1所述的一種通過有機化改性納米粒子制備聚烯烴基復合纖維的方法，其特征在于，當二硫代氨基甲酸鹽為Na或K鹽時，步驟(1)所述A與B的物質的量之比為1∶1；當為Zn、Cu或Ni鹽時，A∶B＝2∶1；當為Fe鹽時，A∶B＝3∶1。