CN108385193A - 一种聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维的制备方法 - Google Patents

一种聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及功能材料技术领域,具体涉及一种聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维的制备方法。聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维的制备方法,包括如下步骤:(1)聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物的制备;(2)聚酰胺6/苝四甲酸二酐纺丝液的制备;(3)聚酰胺6/苝四甲酸二酐棕红色有色纳米纤维的制备。利用原位聚合得到聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物,加入甲酸将得到的聚合物材料溶解,形成溶液,然后利用静电纺丝制备得到聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维。

Description

一种聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维的制备方法
技术领域
本发明属于纤维的制备领域,特别是涉及一种聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维的制备方法。
背景技术
聚酰胺6本身具有耐磨、耐油、自润滑、绝缘、力学性能优良、易加工成型、耐弱酸碱等优良的综合性能,但普通聚酰胺6也存在着干态和低温冲击强度低的缺陷,使其应用受到一定的限制,不能满足汽车电子机械等行业对材料高强度的需求。国内外通过多种方法对普通尼龙进行增韧改性,增韧后的聚酰胺6广泛应用于交通、电子电器、消费品、机械工业和其他行业。
自1935年美国杰出的科学家卡罗瑟斯在实验室中合成了PA66,是世界上第一种合成纤维,它是高分子化学里非常重要的一个里程碑。随后又出现了PA6、PA11、PA1010等尼龙。在之后的近百年里,尼龙因其特有的优异的性能;而被广泛应用,1938年PA6首先由德国I.G.Farbon公司的P.Schlach研发成功,1943年其生产工艺进一步优化,聚酰胺6的性能得到了提高。
尼龙6纤维的染色一般使用以下种类的染料:阴离子染料(酸性染料、媒染染料、直接染料和活性染料);阳离子染料;非离子染料(分散染料、分散活性染料、偶氨染料和还原染料)等。由于其末端胺基结构基团的存在,对酸性染料特别敏感。影响尼龙6纤维对酸性染料染色性的因素主要是热处理条件、pH值及温度。改善纤维酸性染料染色性的主要方法有:加入匀染剂或其他助剂、引入特殊的结构基团、提高末端胺基含量、超声波处理及在氧化还原体系中染色等。
目前,尼龙织物染色可用浸染和卷染两种方式,尼龙6织物的染色机理基本上与羊毛染色相同。尼龙6的羧基含量高于氨基含量,尼龙等电点时pH值为5-6,在等电点以下染色时,染料主要以离子键固着在纤维的端胺基上,且酸性染料在尼龙6上的饱和值与端胺基的含量基本相符。当pH值降至2.5以下时,纤维的酰胺基开始吸附质子,产生超当量吸附。在pH值很低的条件下染色,会促使尼龙6织物降解。在尼龙6的等电点pH值以上染色时,染料靠范德华力、氢键等分子间引力吸附在纤维上。酸性染料对尼龙6纤维的上染,主要是染料阴离子与尼龙6酸离子化的端胺基发生离子键合。尼龙6织物常用弱酸性染料染色,实际染色pH值在4-6之间。但是目前这两种染色方式染色过程复杂,而且印染行业是耗水大户,废水排放量和污染物总量分别位居全国工业部门的第二位和第四位,是我国重点污染行业之一。印染废水一直以排放量大、处理难度高而成为废水治理工艺研究的重点和难点。同时,随着我国经济的飞速发展,水资源紧缺已成为制约我国印染行业进一步发展的限制因素。但尼龙6纤维用酸性染料染色,始终存在色档、条花、固色费用高等麻烦,开发出新染料仍然是当务之急。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种经济有效,且简单环保的一种聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维制备方法,该方法无需大量的水的使用,能简单快速制得聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维。
本发明包括如下技术方案:
一种聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维的制备方法,其特点是:包括以下制备步骤:
步骤1.称取己内酰胺,6-氨基己酸,氯化锰(0.001-0.005g),苝四甲酸二酐,次磷酸(0.0025-0.0075g)添加到四口烧瓶中,打开冷凝水,开始通入氮气5分钟,然后在氮气保护氛围下,加热使其熔融并开始搅拌,加热,反应物开始融化,每隔10-20分钟将电压升高一小格,继续升高温度,恒温反应2-3个小时,随后逐步将温度升高到250-270℃,恒温反应4-5h,反应结束后,将聚合物从反应容器中倒出,得到聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物,关闭氮气和冷水;
步骤2.称取聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物,加入适量的甲酸溶液,同时在该溶液中放入转子,在磁力搅拌器上搅拌5-7小时,静止脱泡2-3小时,得到纺丝溶液;
步骤3.将纺丝溶液倒入玻璃注射器中,利用推注泵将按一定的推注速度将溶液推入到针头中,喷射到锡箔纸上收集。其中纺丝条件为24.6KV,喷丝头到转筒的距离为16cm,进料速度为每分钟进料为6μL;
步骤4.将收集到的纤维取出,放入到80℃烘箱中,烘干6-8个小时,即可得到聚酰胺6/苝四甲酸二酐的有色纳米纤维。
本发明还可以采用如下技术措施:
所述步骤1中己内酰胺和6-氨基己酸的加入质量的比值为10比1,苝四甲酸二酐的含量为1wt%-2.5wt%;氯化锰的含量为0.01wt%-2wt%,恒温反应4小时的温度为200℃-220℃。
使用的溶剂为甲酸,所述步骤2中加入甲酸的质量含量为65%-80%,所使用甲酸的浓度为60%-85%。
所述步骤3中电压范围为20-30KV,喷丝头到转筒的距离为8-18cm,进料速度为每分钟进料为4-10μL。
所述步骤3中所使用的针头的内直径范围为0.3-1mm。
所述步骤4中所设置的温度为60-100℃。
本发明具有的优点和积极效果:
本发明制备过程简单安全可控,整个制备过程不会产生污水,工艺简单,而且染色效果好,不会褪色。得到的聚酰胺6/苝四甲酸二酐的有色纳米纤维的抗拉伸强度较高,同时耐酸性得到提高。
说明书附图
图1为聚酰胺6纳米纤维(左,白色)和聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维(右,棕红色)
具体实施方式
为能进一步公开本发明的发明内容、特点及功效,特例举以下实例并结合附图进行详细说明如下。
一种聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维的制备方法,其特点是:包括以下制备步骤:
步骤1.称取己内酰胺,6-氨基己酸,氯化锰(0.001-0.005g),苝四甲酸二酐,次磷酸(0.0025-0.0075g)添加到四口烧瓶中,打开冷凝水,开始通入氮气5分钟,然后在氮气保护氛围下,加热使其熔融并开始搅拌,加热,药品开始融化,每隔10-20分钟将电压升高一小格,继续升高温度,恒温反应2-3个小时,随后逐步将温度升高到250-270℃,恒温反应4-5h,反应结束后,将聚合物从反应容器中倒出,得到聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物,关闭氮气和冷水;
步骤2.称取聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物,加入适量的甲酸溶液,同时在该溶液中放入转子,在磁力搅拌器上搅拌5-7小时,静止脱泡2-3小时,得到纺丝溶液;
步骤3.将纺丝溶液倒入注射器中,利用推注泵将按一定的推注速度将溶液推入到针头中,电压范围为24-25KV,喷丝头到转筒的距离为16-18cm,进料速度为每分钟进料为6-8μl;
步骤4.将软管取出,放入到80℃烘箱中,烘干6-8个小时,即可得到聚酰胺6/苝四甲酸二酐的有色纳米纤维。
所述步骤1中己内酰胺和6-氨基己酸的加入质量的比值为10比1,苝四甲酸二酐的含量为1wt%-2.5wt%;氯化锰的含量为0.01wt%-2wt%,恒温反应2小时的温度为200℃-220℃。
使用的溶剂为甲酸,所述步骤2中加入甲酸的含量为70%--80%,所使用甲酸的浓度为85%。
所述步骤3中电压范围为23.5-25KV,喷丝头到转筒的距离为10-20cm,进料速度为每分钟进料为5-10ul。
所述步骤3中所使用的针头的内直径范围为0.5-1mm。
所述步骤4中所设置的温度为70-100℃。
实施例1:
(1)聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物的制备:
称取己内酰胺36g,6-氨基己酸4g,氯化锰(0.001g),苝四甲酸二酐0.4g,次磷酸(0.0025g)添加到四口烧瓶中,打开冷凝水,开始通入氮气5分钟,然后在氮气保护氛围下,加热使其熔融并开始搅拌,加热,药品开始融化,每隔10分钟将电压升高一小格,继续升高温度,恒温反应时间可以为2.5个小时,随后逐步将温度升高到260℃,恒温反应4.5h,反应结束后,将聚合物从反应容器中倒出,得到聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物,关闭氮气和冷水。
(2)聚酰胺6/苝四甲酸二酐纺丝液的制备:
称取聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物15g,加入30g的甲酸溶液,同时在该溶液中放入转子,在磁力搅拌器上搅拌6小时,静止脱泡2小时,得到纺丝溶液。
(3)聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维的制备:
将纺丝溶液倒入玻璃注射器中,针头直径选用内直径为0.6mm,然后电压选择为24.6KV,喷丝头到转筒的距离为16cm,进料速度为每分钟进料为6μL。然后将软管取出,放入到80℃烘箱中,烘干6个小时,即可得到聚酰胺6/苝四甲酸二酐的有色纳米纤维,如图1右所示。
实施例2:
(1)聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物的制备:
称取己内酰胺18g,6-氨基己酸2g,添加到四口烧瓶中,打开冷凝水,开始通入氮气4分钟,然后在氮气保护氛围下,加热使其熔融并开始搅拌,搅拌半小时后,此时加入苝四甲酸二酐0.2g,继续进行加热,用加热套加热到180℃保持该温度1小时,之后将温度加热到260℃,保持该温度6个小时,得到聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物,关闭氮气和冷水。
(2)聚酰胺6/苝四甲酸二酐纺丝液的制备:
称取聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物10g,加入15g的甲酸溶液,同时在该溶液中放入转子,在磁力搅拌器上搅拌6小时,静止脱泡2小时,得到纺丝溶液。
(3)聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维的制备:
将纺丝溶液倒入玻璃注射器中,针头直径选用内直径为0.6mm,然后电压选择为24.6KV将纺丝溶液倒入玻璃注射器中,针头直径选用内直径为0.6mm,然后电压选择为25KV,喷丝头到转筒的距离为16cm,进料速度为每分钟进料为8μL。然后将软管取出,放入到75℃烘箱中,烘干6个小时,即可得到聚酰胺6/苝四甲酸二酐的有色纳米纤维。
实施例3:
(1)聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物的制备:
称取己内酰胺18g,6-氨基己酸2g,氯化锰(0.001g),苝四甲酸二酐0.4g,次磷酸(0.0025g)添加到四口烧瓶中,打开冷凝水,开始通入氮气5分钟,然后在氮气保护氛围下,加热使其熔融并开始搅拌,加热,药品开始融化,每隔10分钟将电压升高一小格,继续升高温度,恒温反应时间可以为2.5个小时,随后逐步将温度升高到260℃,恒温反应4.5h,反应结束后,将聚合物从反应容器中倒出,得到聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物,关闭氮气和冷水。
(2)聚酰胺6/苝四甲酸二酐纺丝液的制备:
称取聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物5g,加入5g的甲酸溶液,同时在该溶液中放入转子,在磁力搅拌器上搅拌5.5个小时,静止脱泡2小时,得到纺丝溶液。
(3)聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维的制备:
将纺丝溶液倒入玻璃注射器中,针头直径选用内直径为0.6mm,然后电压选择为25KV,喷丝头到转筒的距离为18cm,进料速度为每分钟进料为8μL。然后将软管取出,放入到80℃烘箱中,烘干6个小时,即可得到聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,并不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可以作出很多形式。这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维的制备方法,其特征在于:包括以下制备步骤:
步骤1.称取己内酰胺,6-氨基己酸,氯化锰(0.001-0.005g),苝四甲酸二酐,次磷酸(0.0025-0.0075g)添加到四口烧瓶中,打开冷凝水,开始通入氮气5分钟,然后在氮气保护氛围下,加热使其熔融并开始搅拌,加热,药品开始融化,每隔10-20分钟将电压升高一小格,继续升高温度,恒温反应2-3个小时,随后逐步将温度升高到250-270℃,恒温反应4-5h,反应结束后,将聚合物从反应容器中倒出,得到聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物,关闭氮气和冷水;
步骤2.称取聚酰胺6/苝四甲酸二酐聚合物,加入适量的甲酸溶液,同时在该溶液中放入转子,在磁力搅拌器上搅拌5-7小时,静止脱泡2-3小时,得到纺丝溶液;
步骤3.将纺丝溶液倒入注射器中,利用推注泵将按一定的推注速度将溶液推入到针头中,喷射出的纤维收集到锡箔纸上,调整电压为25KV,喷丝头到转筒的距离为18cm,进料速度为每分钟进料为6μL;
步骤4.将纳米纤维材料取出,放入到80℃烘箱中,烘干6-8个小时,即可得到聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维。
2.聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维新型的制备方法,其特征在于:所述步骤1中己内酰胺和6-氨基己酸的加入质量比值为10比1,苝四甲酸酐的含量为1wt%--2.5wt%;氯化锰的含量为0.01wt%--2wt%,恒温反应2小时的温度为200℃-220℃。
3.聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维新型的制备方法,其特征在于,使用的溶剂为甲酸,所述步骤2中加入甲酸的质量含量为70%--85%,所使用甲酸的浓度为60%-98%。
4.聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维的制备方法,其特征在于,所述步骤3中电压的范围为24-25KV,推注速度范围为6-8μL/min,喷丝头到转筒的距离为16-18cm。
5.聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维新型的制备方法,其特征在于,所述步骤3中所使用的针头的内直径范围为0.6~0.9mm。
6.聚酰胺6/苝四甲酸二酐有色纳米纤维的制备方法,其特征在于,所述步骤4中所设置的温度为70~100℃。
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