[發明專利]一種石墨烯/聚合物多重取向填充改性化纖及其制備方法

在審

• 申請號: 202010914749.2
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112011845A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 戚棟明;汪繼承;黃驊雋;李家煒;孫陽藝
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: D01F6/52
• 分類號: D01F6/52;D01F1/10;C08F212/08;C08F220/18;C08F220/14;C08F222/20;C08F220/54
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明提供了一種石墨烯/聚合物多重取向填充改性化纖及其制備方法，涉及纖維改性技術領域。本發明采用原位懸浮聚合對石墨烯進行包覆，大幅提升了石墨烯的分散效果；利用共聚單體增加石墨烯與聚合物微球之間的相容性，使石墨烯與PA微球之間形成較強相互作用；本發明采用低熔點、高韌性的石墨烯/聚合物微球取向填充改性化纖，可同時增加化纖的強度和韌性，并有望改善化纖產品的電、熱傳導性能；取向的石墨烯/聚合物微球可在單根纖維內部形成高長徑比微纖結構，該結構一方面能抑制徑向(纖維主要斷裂方向)的裂縫形成，另一方面能夠誘導化纖基體內聚合物分子的高度取向、結晶，增加纖維材料的強度。

技術領域

本發明涉及纖維改性技術領域，具體涉及一種石墨烯/聚合物多重取向填充改性化纖及其制備方法。

背景技術

伴隨著纖維加工行業的不斷發展，人工合成的各類化學纖維產量和產品種類在不斷增加，紡織纖維相關領域的產品觸角不斷外延，使得各式各樣的纖維產品正在逐步影響國民生活。對纖維材料的改性主要包含化學改性和物理改性兩種。化學改性主要通過改變聚合物主鏈或側鏈的化學結構來調節纖維的吸水性、結晶度、結晶速度和玻璃化轉變溫度等(印染,2019,45(23):6-10+25)，進而影響其使用過程中涉及到的強度、耐磨性、耐強酸(堿)性、阻燃性和光穩定性等性能(FibersTextiles in Eastern Europe,2020,28(140):29-34)，這類方法需要在原料合成階段進行，因而對纖維加工整個工藝匹配度都有較高的要求。

物理改性通常只需在成型階段進行，對前端工藝幾乎無影響，其包括兩相/多相共混改性和納米粒子填充改性兩類。共混改性是指通過將纖維基體和與之不相容或部分相容的一種或多種聚合物進行混合，制備得到相應聚合物合金，如戚棟明等(CN107435171B)以PAcr微球對聚酯纖維進行共混改性，利用取向微纖提升了纖維的力學性能；郭紅等(中國塑料，2019,33(04):1-5)以馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體為增韌劑與PA66共混，所得改性PA66在高寒條件(-50℃)下的沖擊強度提高了350％；張景春等(合成纖維工業,2019,42(05):1-6)以聚對苯二甲酸丁二醇酯-聚四亞甲基醚二醇(PBT-PTMEG)為改性劑，與聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)進行共混紡絲，利用聚醚酯鏈段中的醚鍵賦予PBT纖維更高的柔軟性達到仿羊毛的手感，所得最佳配方下的斷裂強度下降3％，斷裂伸長率增加83.7％；傅強等(ChineseJournal of Polymer Science,25(06),599)通過熔融共混拉伸-注射成型方法制備了PP/PA6/PP-g-MA復合材料，發現原位形成的PA6微纖能提高復合材料的力學性能。以上研究通過共混改性對纖維的力學性能有一定改善，但制備過程中需要引入一定相容劑(如馬來酸酐)以增加共混體系的相容度，而相容劑通常只能應用于特定的組成條件，且部分共混組合條件下的相容劑合成困難，故而難以達到廣泛調控的目的。同時由于無法兼顧纖維的強度和韌性，這些局限性都導致了理想的纖維材料獲取困難。