[發明專利]一種強韌聚氨酯納米復合纖維的制備方法

有效

• 申請號: 202010546877.6
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111636117B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 付文;蔡業彬;王麗
• 申請（專利權）人: 廣東石油化工學院
• 主分類號: D01F6/94
• 分類號: D01F6/94;D01F1/10;D01D5/00;B82Y30/00
• 代理公司: 茂名市穗海專利事務所 44106
• 代理人: 王士愛

本發明公開了一種強韌聚氨酯納米復合纖維的制備方法，該制備方法是將熱塑性聚氨酯溶解于體積比為1：2的四氫呋喃和N,N?二甲基甲酰胺混合溶劑中,配制成濃度為150 mg/ml的熱塑性聚氨酯溶液，然后加入濃度為15 mg/ml的改性氧化石墨烯N,N?二甲基甲酰胺分散液，超聲分散4小時，制得聚氨酯/改性氧化石墨烯紡絲液，利用靜電紡絲技術將紡絲液在一定電壓下紡絲，即得聚氨酯納米復合纖維。該纖維同時具備高強度、高韌性和自修復能力。該纖維能被廣泛應用于過濾材料、生物工程材料、防水透濕層壓織物等領域。

技術領域

本發明涉及一種強韌聚氨酯納米復合纖維的制備方法，屬纖維生產領域。

背景技術

聚氨酯纖維是指用聚氨酯為原料，經過化學方法加工而成的纖維。聚氨酯纖維共有兩大品類。一類是由含有羥基的聚酯鏈段和芳香雙異氰酸酯的鑲嵌共聚物（簡稱聚酯型聚氨酯纖維），另一類是由含有羥基的聚醚鏈段和芳香雙異氰酸酯的鑲嵌共聚物（簡稱聚醚型聚氨酯纖維）。聚氨酯纖維同時具備高強度、高韌性、難燃和耐磨損等優異性能，被廣泛應用于過濾材料、生物工程材料、防水透濕層壓織物等領域。目前，為了進一步提升聚氨酯纖維的拉伸強度，會加入一些補強填料如石墨烯進行補強。然而，目前許多關于石墨烯補強聚氨酯的報道在提升拉伸強度的同時會犧牲材料延展性。如何同時提升并最優化纖維復合材料的強度與韌性，是材料科學界的一個重要問題。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種具備高強度、高韌性和自修復能力的強韌聚氨酯納米復合纖維的制備方法。

本發明提供的一種強韌聚氨酯納米復合纖維的制備方法，該制備方法是將熱塑性聚氨酯溶解于體積比為1：2的四氫呋喃和N,N-二甲基甲酰胺混合溶劑中,配制成濃度為150mg/ml的熱塑性聚氨酯溶液，然后加入濃度為15 mg/ml的改性氧化石墨烯N, N-二甲基甲酰胺分散液，超聲分散4小時，制得聚氨酯/改性氧化石墨烯紡絲液，利用靜電紡絲技術將紡絲液在一定電壓下紡絲，即得聚氨酯納米復合纖維。

所述熱塑性聚氨酯為聚酯型或聚醚型聚氨酯。

所述改性氧化石墨烯為氧化石墨烯表面用聚乙烯醇接枝改性而成，且聚乙烯醇在氧化石墨烯表面的接枝率為20～25%。

所述接枝改性用聚乙烯醇的分子量為200～1000。

所述改性氧化石墨烯N, N-二甲基甲酰胺分散液的濃度為15 mg/ml。

聚氨酯與改性氧化石墨烯固含量重量比為100：1。

所述紡絲電壓為19～22 kV。

本發明與現有技術相比，具有下述優點和有益效果：

本發明中改性氧化石墨烯表面接枝的聚乙烯醇可與聚氨酯基體生成分子間氫鍵。氫鍵的解離能小于碳-碳共價鍵的解離能。在纖維拉伸過程中，這些氫鍵會首先發生逐步解離，從而消耗大量應變能，實現纖維強度與韌性的同時提升。在纖維停放或熱處理過程中，氫鍵可重新生成從而實現纖維性能自修復。

具體實施方式

為了更好理解本發明，下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明，但是本發明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。

實施例1

稱取15 g熱塑性聚氨酯溶解于100 ml體積比為1：2的四氫呋喃和N,N-二甲基甲酰胺混合溶劑中，然后加入 10 ml濃度為15 mg/ml的聚乙烯醇-200接枝改性氧化石墨烯N,N-二甲基甲酰胺分散液。超聲分散4小時，制得聚氨酯/改性氧化石墨烯紡絲液。利用靜電紡絲技術將紡絲液在21 kV電壓下紡絲，即得聚氨酯納米復合纖維。

實施例2