CN114086273A - 一种石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维及其制备方法，该方法包含：步骤1，称取原料；步骤2，将4,6‑二氨基间苯二酚盐酸盐、对苯二甲酸、多聚磷酸、五氧化二磷、氯化亚锡、石墨烯材料、改性剂加入到反应釜中，在氮气保护下，逐步升温，进行反应，再抽真空，继续反应，冷却得到聚合物，置入双螺杆挤出机中，熔融纺丝，并进行初拉伸，干燥卷绕；步骤3，将石墨烯PBO长丝纤维浸入酸溶液中，对表面完成刻蚀处理；步骤4，配制涂覆浆料，将改性纤维置入浆槽中上浆，最后干燥卷绕。本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维。本发明制备的复合纤维具有优异的抗切割、抗紫外性能，还具有较高的强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨烯聚对苯撑苯并二噁唑复合纤维及其制备方法，具体地，涉及一种石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维及其制备方法。
背景技术
石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者尚未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的链接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品，几乎完全透明，却极为致密，不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法通过，导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。
PBO(聚对苯撑苯并双噁唑)纤维是由美国道化学公司与日本东洋纺公司合作开发的高性能有机纤维。是目前比强度和比模量最高的有机纤维增强材料，在火箭发动机壳体、宇航探测、战车装甲防护等航天、航空以及兵器装备等军用高技术领域有着广阔的应用前景。近年来，为了赶超世界先进水平，缩短与世界上发达国家的差距，在军用关键原材料国产化的背景下，国内已陆续开展国产PBO纤维研制及其应用研究。但由于本身PBO纤维抗紫外及抗切割性能较差，影响其在工业中的大范围应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种石墨烯聚对苯撑苯并二噁唑复合纤维及其制备方法，利用石墨烯增强技术，改善了PBO纤维的抗紫外及抗切割性能，并使其具有高耐拉伸性，未来其在工业中的应用前景广阔。
为了达到上述目的，本发明提供了一种石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例称取各原料；步骤2，制备石墨烯PBO初生丝：将4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐、对苯二甲酸、多聚磷酸、五氧化二磷、氯化亚锡、石墨烯材料、改性剂加入到反应釜中，在氮气保护下，逐步升温，进行反应，再抽真空，继续反应，然后冷却得到石墨烯PBO聚合物，再将其置入双螺杆挤出机中，进行熔融纺丝，并将石墨烯PBO丝进行初拉伸，干燥卷绕得到石墨烯PBO长丝纤维；步骤3，石墨烯PBO纤维表面改性：将步骤2所得的石墨烯PBO长丝纤维浸入酸溶液中，对纤维表面完成刻蚀处理；步骤4，纤维表面涂覆：配制涂覆浆料，然后将步骤3所得的改性石墨烯PBO纤维置入浆槽中，进行上浆处理，最后干燥卷绕得到抗紫外抗切割高耐拉伸的石墨烯聚对苯撑苯并二噁唑复合纤维。
上述的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其中，所述的步骤2中，按质量百分比计采用石墨烯材料0.1％～15％、改性剂0.1％～5％、4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐30％～50％、对苯二甲酸40％～50％、多聚磷酸5％～10％、五氧化二磷1％～10％、氯化亚锡1％～10％。
上述的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其中，所述的石墨烯材料是机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法中任意一种制备的石墨烯或氧化石墨烯。
上述的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其中，所述的改性剂为聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮、十二烷基磺酸钠、硅烷偶联剂中的任意一种或多种。
上述的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其中，所述的步骤2中，在氮气保护下进行反应，逐步升温至160-200℃，反应5-10h，再抽真空反应1-2h，之后冷却得到石墨烯PBO聚合物，再将其置入双螺杆挤出机中，进行熔融纺丝，并将纺出的石墨烯PBO丝浸入按质量百分比为5-15％浓度的稀磷酸凝固浴中进行初拉伸，喷丝板到凝固浴的距离为30-50cm，初牵伸倍数为2-10倍。
上述的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其中，所述的步骤3中，将石墨烯PBO长丝纤维浸入酸溶液中处理30-60min；酸溶液是按质量百分比计将0.1％～1％的酸性试剂溶于去离子水中混合均匀而得；酸性试剂包含盐酸、硫酸、硝酸、强质子酸中的任意一种或多种。
上述的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其中，所述的步骤4中，将石墨烯材料、添加剂、表面活性剂加入到水性树脂浆料中，充分搅拌30-60min，配制成涂覆浆料，并保持浆料温度为30-60℃，然后将改性石墨烯PBO纤维置入连续性浆槽中，上浆处理5-10s。
上述的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其中，所述的涂覆浆料中按质量百分比计包含石墨烯材料0.1％～10％，添加剂0.1％～5％，表面活性剂1％～5％，水性树脂浆料80％～95％。
上述的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其中，所述的表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠；添加剂采用聚乙烯吡咯烷酮和硅烷偶联剂；水性树脂浆料采用水性PU树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚酯树脂、水性环氧树脂、水性醇酸树脂中的任意一种或多种。
本发明还提供了通过上述的方法制备的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维。
本发明利用改性石墨烯分散体系、聚对苯撑苯并二噁唑纤维的纺丝技术以及纤维涂覆技术，制备一种石墨烯抗紫外、抗切割高耐拉伸的聚对苯撑苯并二噁唑纤维，该复合纤维具有优异的抗切割、抗紫外性能，同时纤维具有较高的强度。
本发明的石墨烯抗紫外、抗切割高耐拉伸的聚对苯撑苯并二噁(恶)唑纤维，抗紫外、抗切割性能优异，其中紫外光处理200h，拉伸强度保持率在80％，欧标抗切割达到6级以上，石墨烯PBO纤维拉伸强度达到4.5GPa，满足高性能特种纤维需求。
本方法制备石墨烯抗紫外、抗切割高耐拉伸的聚对苯撑苯并二噁唑纤维，工艺简单易操作，成本低廉，经济效益高，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明提供的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其包含：步骤1，按比例称取各原料；步骤2，制备石墨烯PBO(聚对苯撑苯并双噁唑)初生丝：将4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐、对苯二甲酸、多聚磷酸、五氧化二磷、氯化亚锡、石墨烯材料、改性剂加入到反应釜中，在氮气保护下，逐步升温，进行反应，再抽真空，继续反应，然后冷却得到石墨烯PBO聚合物，再将其置入双螺杆挤出机中，进行熔融纺丝，并将石墨烯PBO丝进行初拉伸，干燥卷绕得到石墨烯PBO长丝纤维；步骤3，石墨烯PBO纤维表面改性：将步骤2所得的石墨烯PBO长丝纤维浸入酸溶液中，对纤维表面完成刻蚀处理，增加纤维表面粗糙度，提高浆料与纤维表面界面强度；步骤4，纤维表面涂覆：配制涂覆浆料，然后将步骤3所得的改性石墨烯PBO纤维置入浆槽中，进行上浆处理，最后干燥卷绕得到抗紫外抗切割高耐拉伸的石墨烯聚对苯撑苯并二噁唑复合纤维。
步骤2中，按质量百分比计采用石墨烯材料0.1％～15％、改性剂0.1％～5％、4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐30％～50％、对苯二甲酸40％～50％、多聚磷酸5％～10％、五氧化二磷1％～10％、氯化亚锡1％～10％。
石墨烯材料是机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等中任意一种制备的石墨烯或氧化石墨烯。
改性剂为聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮(PVP)、十二烷基磺酸钠、硅烷偶联剂等中的任意一种或多种。
步骤2中，在氮气保护下进行反应，逐步升温至160-200℃，反应5-10h，再抽真空反应1-2h，之后冷却得到石墨烯PBO聚合物，再将其置入双螺杆挤出机中，进行熔融纺丝，并将纺出的石墨烯PBO丝浸入按质量百分比为5-15％浓度的稀磷酸凝固浴中进行初拉伸，喷丝板到凝固浴的距离为30-50cm，初牵伸倍数为2-10倍。
步骤3中，将石墨烯PBO长丝纤维浸入酸溶液中处理30-60min；酸溶液是按质量百分比计将0.1％～1％的酸性试剂溶于去离子水中混合均匀而得；酸性试剂包含盐酸、硫酸、硝酸、强质子酸等中的任意一种或多种。
步骤4中，将石墨烯材料、添加剂、表面活性剂加入到水性树脂浆料中，充分搅拌30-60min，配制成涂覆浆料，并保持浆料温度为30-60℃，然后将改性石墨烯PBO纤维置入连续性浆槽中，上浆处理5-10s。
涂覆浆料中按质量百分比计包含石墨烯材料0.1％～10％，添加剂0.1％～5％，表面活性剂1％～5％，水性树脂浆料80％～95％。
表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠；添加剂采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和硅烷偶联剂；水性树脂浆料采用水性PU树脂(聚氨酯)、水性丙烯酸树脂、水性聚酯树脂、水性环氧树脂、水性醇酸树脂等中的任意一种或多种。
本发明中采用的设备均为本领域内技术人员所知的现有设备。
本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维。
下面结合实施例对本发明提供的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维及其制备方法做更进一步描述。
实施例1
一种石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，制备石墨烯PBO初生丝。
将4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐、对苯二甲酸、多聚磷酸、五氧化二磷、氯化亚锡、石墨烯材料、改性剂加入到反应釜中，在氮气保护下进行反应，逐步升温至160-200℃，反应5-10h，再抽真空反应1-2h，之后冷却得到石墨烯PBO聚合物，再将其置入双螺杆挤出机中，进行熔融纺丝，并将纺出的石墨烯PBO丝浸入按质量百分比为5-15％浓度的稀磷酸凝固浴中进行初拉伸，喷丝板到凝固浴的距离为30-50cm，初牵伸倍数为2-10倍，最后干燥卷绕得到石墨烯PBO长丝纤维。
按质量百分比计采用石墨烯材料0.1％，改性剂2.9％；4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐50％、对苯二甲酸40％、多聚磷酸5％、五氧化二磷1％、氯化亚锡1％。
石墨烯材料是机械剥离法制备的石墨烯。
改性剂为聚乙二醇。
步骤3，石墨烯PBO纤维表面改性：将步骤2所得的石墨烯PBO长丝纤维浸入酸溶液中30-60min，对纤维表面完成刻蚀处理。
酸溶液是按质量百分比计将0.1％的酸性试剂溶于去离子水中混合均匀而得。
酸性试剂包含盐酸。
步骤4，纤维表面涂覆：将石墨烯材料、添加剂、表面活性剂加入到水性树脂浆料中，充分搅拌30-60min，配制成涂覆浆料，并保持浆料温度为30-60℃，然后将步骤3所得的改性石墨烯PBO纤维置入浆槽中，上浆处理5-10s，最后干燥卷绕得到抗紫外抗切割高耐拉伸的石墨烯聚对苯撑苯并二噁唑复合纤维。
涂覆浆料中按质量百分比计包含石墨烯材料0.1％，添加剂0.1％，表面活性剂4.8％，水性树脂浆料95％。
表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠。
添加剂采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和硅烷偶联剂按质量比1:1组成。
水性树脂浆料采用水性PU树脂。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维。
实施例2
一种石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，制备石墨烯PBO初生丝。
将4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐、对苯二甲酸、多聚磷酸、五氧化二磷、氯化亚锡、石墨烯材料、改性剂加入到反应釜中，在氮气保护下进行反应，逐步升温至160-200℃，反应5-10h，再抽真空反应1-2h，之后冷却得到石墨烯PBO聚合物，再将其置入双螺杆挤出机中，进行熔融纺丝，并将纺出的石墨烯PBO丝浸入按质量百分比为5-15％浓度的稀磷酸凝固浴中进行初拉伸，喷丝板到凝固浴的距离为30-50cm，初牵伸倍数为2-10倍，最后干燥卷绕得到石墨烯PBO长丝纤维。
按质量百分比计采用石墨烯材料1％，改性剂1％；4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐35％、对苯二甲酸50％、多聚磷酸10％、五氧化二磷1.5％、氯化亚锡1.5％。
石墨烯材料是化学气相沉积法制备的氧化石墨烯。
改性剂为木质素磺酸钠。
步骤3，石墨烯PBO纤维表面改性：将步骤2所得的石墨烯PBO长丝纤维浸入酸溶液中30-60min，对纤维表面完成刻蚀处理。
酸溶液是按质量百分比计将0.3％的酸性试剂溶于去离子水中混合均匀而得。
酸性试剂包含硫酸。
步骤4，纤维表面涂覆：将石墨烯材料、添加剂、表面活性剂加入到水性树脂浆料中，充分搅拌30-60min，配制成涂覆浆料，并保持浆料温度为30-60℃，然后将步骤3所得的改性石墨烯PBO纤维置入浆槽中，上浆处理5-10s，最后干燥卷绕得到抗紫外抗切割高耐拉伸的石墨烯聚对苯撑苯并二噁唑复合纤维。
涂覆浆料中按质量百分比计包含石墨烯材料2％，添加剂1％，表面活性剂4％，水性树脂浆料93％。
表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠。
添加剂采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和硅烷偶联剂按质量比2:1组成。
水性树脂浆料采用水性丙烯酸树脂。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维。
实施例3
一种石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，制备石墨烯PBO初生丝。
将4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐、对苯二甲酸、多聚磷酸、五氧化二磷、氯化亚锡、石墨烯材料、改性剂加入到反应釜中，在氮气保护下进行反应，逐步升温至160-200℃，反应5-10h，再抽真空反应1-2h，之后冷却得到石墨烯PBO聚合物，再将其置入双螺杆挤出机中，进行熔融纺丝，并将纺出的石墨烯PBO丝浸入按质量百分比为5-15％浓度的稀磷酸凝固浴中进行初拉伸，喷丝板到凝固浴的距离为30-50cm，初牵伸倍数为2-10倍，最后干燥卷绕得到石墨烯PBO长丝纤维。
按质量百分比计采用石墨烯材料5％，改性剂5％；4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐30.5％、对苯二甲酸42％、多聚磷酸5.5％、五氧化二磷2％、氯化亚锡10％。
石墨烯材料是氧化还原法制备的石墨烯。
改性剂为聚乙烯吡络烷酮。
步骤3，石墨烯PBO纤维表面改性：将步骤2所得的石墨烯PBO长丝纤维浸入酸溶液中30-60min，对纤维表面完成刻蚀处理。
酸溶液是按质量百分比计将0.5％的酸性试剂溶于去离子水中混合均匀而得。
酸性试剂包含硝酸。
步骤4，纤维表面涂覆：将石墨烯材料、添加剂、表面活性剂加入到水性树脂浆料中，充分搅拌30-60min，配制成涂覆浆料，并保持浆料温度为30-60℃，然后将步骤3所得的改性石墨烯PBO纤维置入浆槽中，上浆处理5-10s，最后干燥卷绕得到抗紫外抗切割高耐拉伸的石墨烯聚对苯撑苯并二噁唑复合纤维。
涂覆浆料中按质量百分比计包含石墨烯材料5％，添加剂4％，表面活性剂1％，水性树脂浆料90％。
表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠。
添加剂采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和硅烷偶联剂按质量比1:1.5组成。
水性树脂浆料采用水性聚酯树脂或水性环氧树脂。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维。
实施例4
一种石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，制备石墨烯PBO初生丝。
将4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐、对苯二甲酸、多聚磷酸、五氧化二磷、氯化亚锡、石墨烯材料、改性剂加入到反应釜中，在氮气保护下进行反应，逐步升温至160-200℃，反应5-10h，再抽真空反应1-2h，之后冷却得到石墨烯PBO聚合物，再将其置入双螺杆挤出机中，进行熔融纺丝，并将纺出的石墨烯PBO丝浸入按质量百分比为5-15％浓度的稀磷酸凝固浴中进行初拉伸，喷丝板到凝固浴的距离为30-50cm，初牵伸倍数为2-10倍，最后干燥卷绕得到石墨烯PBO长丝纤维。
按质量百分比计采用石墨烯材料10％，改性剂1.5％；4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐30％、对苯二甲酸40％、多聚磷酸6.5％、五氧化二磷10％、氯化亚锡2％。
石墨烯材料是化学气相沉积法制备的石墨烯。
改性剂为十二烷基磺酸钠或硅烷偶联剂。
步骤3，石墨烯PBO纤维表面改性：将步骤2所得的石墨烯PBO长丝纤维浸入酸溶液中30-60min，对纤维表面完成刻蚀处理。
酸溶液是按质量百分比计将0.8％的酸性试剂溶于去离子水中混合均匀而得。
酸性试剂包含强质子酸。
步骤4，纤维表面涂覆：将石墨烯材料、添加剂、表面活性剂加入到水性树脂浆料中，充分搅拌30-60min，配制成涂覆浆料，并保持浆料温度为30-60℃，然后将步骤3所得的改性石墨烯PBO纤维置入浆槽中，上浆处理5-10s，最后干燥卷绕得到抗紫外抗切割高耐拉伸的石墨烯聚对苯撑苯并二噁唑复合纤维。
涂覆浆料中按质量百分比计包含石墨烯材料8％，添加剂2％，表面活性剂3％，水性树脂浆料87％。
表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠。
添加剂采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和硅烷偶联剂按质量比1:2组成。
水性树脂浆料采用水性醇酸树脂。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维。
实施例5
一种石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，制备石墨烯PBO初生丝。
将4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐、对苯二甲酸、多聚磷酸、五氧化二磷、氯化亚锡、石墨烯材料、改性剂加入到反应釜中，在氮气保护下进行反应，逐步升温至160-200℃，反应5-10h，再抽真空反应1-2h，之后冷却得到石墨烯PBO聚合物，再将其置入双螺杆挤出机中，进行熔融纺丝，并将纺出的石墨烯PBO丝浸入按质量百分比为5-15％浓度的稀磷酸凝固浴中进行初拉伸，喷丝板到凝固浴的距离为30-50cm，初牵伸倍数为2-10倍，最后干燥卷绕得到石墨烯PBO长丝纤维。
按质量百分比计采用石墨烯材料15％，改性剂0.1％；4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐30％、对苯二甲酸45％、多聚磷酸6％、五氧化二磷2％、氯化亚锡1.9％。
石墨烯材料是氧化还原法制备的氧化石墨烯。
改性剂为聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮、十二烷基磺酸钠、硅烷偶联剂中的任意多种。
步骤3，石墨烯PBO纤维表面改性：将步骤2所得的石墨烯PBO长丝纤维浸入酸溶液中30-60min，对纤维表面完成刻蚀处理。
酸溶液是按质量百分比计将1％的酸性试剂溶于去离子水中混合均匀而得。
酸性试剂包含盐酸、硫酸、硝酸、强质子酸中的任意多种。
步骤4，纤维表面涂覆：将石墨烯材料、添加剂、表面活性剂加入到水性树脂浆料中，充分搅拌30-60min，配制成涂覆浆料，并保持浆料温度为30-60℃，然后将步骤3所得的改性石墨烯PBO纤维置入浆槽中，上浆处理5-10s，最后干燥卷绕得到抗紫外抗切割高耐拉伸的石墨烯聚对苯撑苯并二噁唑复合纤维。
涂覆浆料中按质量百分比计包含石墨烯材料10％，添加剂5％，表面活性剂5％，水性树脂浆料80％。
表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠。
添加剂采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和硅烷偶联剂按质量比1:2.5组成。
水性树脂浆料采用水性PU树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚酯树脂、水性环氧树脂、水性醇酸树脂中的任意多种。
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维。
对本发明各实施例所得的复合纤维进行测试，结果如下表1所示。
表1.测试结果。
本发明提供的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维及其制备方法，特征技术为优先制备一种石墨烯聚对苯撑苯并二噁唑纤维，再将纤维进行表面处理，最后用涂覆法将抗紫外、耐切割涂料涂覆在纤维表面，制得抗紫外、抗切割高耐拉伸的聚对苯撑苯并二噁唑纤维。该复合纤维具有优异的抗切割、抗紫外性能，同时纤维具有较高的强度。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其特征在于，所述的方法包含：
步骤1，按比例称取各原料；
步骤2，制备石墨烯PBO初生丝：将4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐、对苯二甲酸、多聚磷酸、五氧化二磷、氯化亚锡、石墨烯材料、改性剂加入到反应釜中，在氮气保护下，逐步升温，进行反应，再抽真空，继续反应，然后冷却得到石墨烯PBO聚合物，再将其置入双螺杆挤出机中，进行熔融纺丝，并将石墨烯PBO丝进行初拉伸，干燥卷绕得到石墨烯PBO长丝纤维；
步骤3，石墨烯PBO纤维表面改性：将步骤2所得的石墨烯PBO长丝纤维浸入酸溶液中，对纤维表面完成刻蚀处理；
步骤4，纤维表面涂覆：配制涂覆浆料，然后将步骤3所得的改性石墨烯PBO纤维置入浆槽中，进行上浆处理，最后干燥卷绕得到抗紫外抗切割高耐拉伸的石墨烯聚对苯撑苯并二噁唑复合纤维。
2.如权利要求1所述的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，按质量百分比计采用石墨烯材料0.1％～15％、改性剂0.1％～5％、4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐30％～50％、对苯二甲酸40％～50％、多聚磷酸5％～10％、五氧化二磷1％～10％、氯化亚锡1％～10％。
3.如权利要求2所述的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯材料是机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法中任意一种制备的石墨烯或氧化石墨烯。
4.如权利要求2所述的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其特征在于，所述的改性剂为聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮、十二烷基磺酸钠、硅烷偶联剂中的任意一种或多种。
5.如权利要求2所述的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，在氮气保护下进行反应，逐步升温至160-200℃，反应5-10h，再抽真空反应1-2h，之后冷却得到石墨烯PBO聚合物，再将其置入双螺杆挤出机中，进行熔融纺丝，并将纺出的石墨烯PBO丝浸入按质量百分比为5-15％浓度的稀磷酸凝固浴中进行初拉伸，喷丝板到凝固浴的距离为30-50cm，初牵伸倍数为2-10倍。
6.如权利要求1所述的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，将石墨烯PBO长丝纤维浸入酸溶液中处理30-60min；酸溶液是按质量百分比计将0.1％～1％的酸性试剂溶于去离子水中混合均匀而得；酸性试剂包含盐酸、硫酸、硝酸、强质子酸中的任意一种或多种。
7.如权利要求1所述的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤4中，将石墨烯材料、添加剂、表面活性剂加入到水性树脂浆料中，充分搅拌30-60min，配制成涂覆浆料，并保持浆料温度为30-60℃，然后将改性石墨烯PBO纤维置入连续性浆槽中，上浆处理5-10s。
8.如权利要求7所述的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其特征在于，所述的涂覆浆料中按质量百分比计包含石墨烯材料0.1％～10％，添加剂0.1％～5％，表面活性剂1％～5％，水性树脂浆料80％～95％。
9.如权利要求8所述的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维的制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠；添加剂采用聚乙烯吡咯烷酮和硅烷偶联剂；水性树脂浆料采用水性PU树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚酯树脂、水性环氧树脂、水性醇酸树脂中的任意一种或多种。
10.一种通过如权利要求1～9中任意一项所述的方法制备的石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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