[發(fā)明專利]一種聚合物長絲表面復(fù)合功能納米粒子的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310505697.3
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103556451A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉欣;吳勇敏;郭蕾;程遠(yuǎn)佳;陳鳳翔;徐衛(wèi)林
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢紡織大學(xué)
• 主分類號: D06M11/74
• 分類號: D06M11/74;D06M11/46;D06M11/44;D06M11/49;D06M11/45;D06M11/83;D06M15/564;D06M23/00;D06M101/32;D06M101/34;D06M101/24;D06M101/28;D06M101/06
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚合物長絲表面復(fù)合功能納米粒子的方法，屬于纖維新材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

功能長絲是一種附加值高、功能性突出、用途廣泛的新型材料。然而，功能長絲的制備技術(shù)較為復(fù)雜，設(shè)備要求高，工序繁雜，需要較高水平的技術(shù)人員。我國在功能長絲領(lǐng)域落后于發(fā)達(dá)國家，不僅體現(xiàn)在工程技術(shù)和設(shè)備上，更體現(xiàn)在功能長絲制備方法的創(chuàng)新上，導(dǎo)致在一些高科技尖端技術(shù)領(lǐng)域受制于國外。因此，發(fā)展功能長絲的新型制備方法和技術(shù)手段具有重要的戰(zhàn)略意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

功能納米粒子是指具有單一或多種功能性的納米粒子，包括碳納米管、石墨烯、炭黑、二氧化鈦、二氧化鋅、鐵粒子、四氧化三鐵、三氧化二鋁、銀粒子等等。這些功能納米粒子具有導(dǎo)電、導(dǎo)磁、抗菌、抗紫外、自催化、隔熱等多種功能。目前，將功能納米粒子與聚合物進(jìn)行共混紡絲制備功能長絲是最為常見的方法和技術(shù)，共混紡絲包括濕法共混紡絲和熔融共混紡絲。濕法共混紡絲主要針對聚乙烯醇基產(chǎn)品，但由于聚乙烯醇本身的環(huán)保、降解和濕熱穩(wěn)定性等問題，其規(guī)模化應(yīng)用受到極大的限制。熔融共混紡絲主要針對滌綸、錦綸、丙綸或乙綸基產(chǎn)品，由于熔融共混紡絲工藝簡單、占地小，采用該方法制備的功能長絲已經(jīng)有商品在市場上銷售，但是采用該方法制備功能長絲也遇到了如下幾個的問題：一、功能納米粒子的分散性問題，功能納米粒子由于其納米尺寸效應(yīng)，導(dǎo)致其在熔融共混紡絲過程中不易分散，不僅影響產(chǎn)品的性能，還增加了加工設(shè)備的損耗；二、功能納米粒子的包覆性問題，在熔融共混紡絲過程中，功能納米粒子容易被聚合物基體包覆，導(dǎo)致共混長絲無法體現(xiàn)出功能納米粒子的功能性，如：抗菌性、導(dǎo)電性等；三、功能納米粒子的填充量較低，較低的填充量無法實(shí)現(xiàn)功能長絲功能性能的最大化，而較高的填充量勢必影響聚合物長絲的力學(xué)性能，導(dǎo)致其不具備使用價(jià)值。這些問題導(dǎo)致熔融共混紡絲方法制備的功能長絲無法在其功能性上實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的提升，需要新的技術(shù)和方法來提高功能長絲的功能性。針對如上所述的難題我們采用一種聚合物長絲表面復(fù)合的方法在聚合物長絲表面復(fù)合功能納米粒子/熱塑性聚氨酯改性層，實(shí)現(xiàn)聚合物長絲表面的功能化。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種可以有效解決功能納米粒子的分散性問題、功能納米粒子的包覆性問題、功能納米粒子的填充量較低等問題的聚合物長絲表面復(fù)合功能納米粒子的方法，為滿足本發(fā)明目的的解決方案是：

一種聚合物長絲表面復(fù)合功能納米粒子的方法采用以下步驟：?

A?功能納米粒子表面的蛋白化改性???????

采用超聲波將功能納米粒子分散在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-2%的水溶性蛋白質(zhì)水溶液中，功能納米粒子與水溶性蛋白質(zhì)水溶液的質(zhì)量比為1:10-1:20，分散溫度為50-60°C，分散1-3h后將分散溶液的溫度降低至1-5°C，靜止放置24-72h后經(jīng)過離心機(jī)離心和干燥得到表面蛋白化的功能納米粒子，離心機(jī)的離心速率為5000轉(zhuǎn)/分鐘，干燥溫度為80°C；

B?共混溶液的制備

按如下質(zhì)量百分比：

表面蛋白化的功能納米粒子??????1-16%

熱塑性聚氨酯??????????????????1-12%

二甲基甲酰胺??????????????????72-98%

將經(jīng)步驟A制備的表面蛋白化的功能納米粒子放入二甲基甲酰胺中，采用超聲波分散1-3h后，加入熱塑性聚氨酯，在溫度為25-35°C的條件下，采用機(jī)械攪拌使熱塑性聚氨酯溶解，溶解3-5h后經(jīng)過靜止抽真空脫泡得到共混溶液，共混溶液的粘度為500-2000mPa·s，靜止抽真空脫泡溫度為25-35°C；

C?聚合物長絲表面復(fù)合共混溶液的形成與厚度的控制

將經(jīng)步驟B制備的共混溶液在超聲波震蕩狀態(tài)下升溫至35-45°C，將聚合物長絲以50-400m/min的速率經(jīng)過共混溶液和厚度控制模具上的導(dǎo)絲孔，得到表面復(fù)合共混溶液厚度為10-200μm的聚合物長絲，聚合物長絲經(jīng)過共混溶液的距離為2-15cm；

D?聚合物長絲表面復(fù)合共混溶液的相轉(zhuǎn)化初步成型

將經(jīng)步驟C制備的表面復(fù)合共混溶液的聚合物長絲以50-400m/min的速率經(jīng)過溫度為60-85°C的去離子水后，得到表面復(fù)合共混溶液初步成型的聚合物長絲，表面復(fù)合共混溶液的聚合物長絲經(jīng)過去離子水的距離為1-5cm；

E?聚合物長絲表面復(fù)合共混溶液的熱固化成型