CN117604676A - 一种抗拉锦纶纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗拉锦纶纤维及其制备方法，涉及纺织纤维领域。本发明在制备抗拉锦纶纤维时，先用盐酸对粉磨后的锦纶母粒进行解聚得到低聚锦纶，再将低聚锦纶依次和乙二胺、呋喃二甲酸反应制得改性锦纶；将氧化石墨烯依次和氯乙酸、草酰氯反应，制得酰氯化石墨烯，再将酰氯化石墨烯依次和氨丙基二甲氧基甲基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、氨丙基二甲基甲氧基硅烷制得预处理石墨烯，再将预处理石墨烯依次和马来酸酐、乙酸酐反应，制得改性石墨烯；将改性锦纶和改性石墨烯干燥后，加入到纺丝机中熔融纺丝，制得抗拉锦纶纤维。本发明制备的抗拉锦纶纤维具有优良的抗拉伸性能、抗静电性能、阻燃性能和自修复性能。
Description
技术领域
本发明涉及纺织纤维领域，具体为一种抗拉锦纶纤维及其制备方法。
背景技术
锦纶产品具备优越的性能，在合成纤维中，锦纶的耐磨性最好，断裂强度大，断裂伸长率大，耐酸性能优良，亲水性很好，在众多合纤之中仅比维纶略低。锦纶对酸性染料的接受度很高，总体染色性较好。因此其身影遍布各个领域，在日常生活中更是不可或缺。
但锦纶产品在现实应用当中仍然存在许多问题，比如锦纶纤维拉伸强度较差，表面电阻非常大，存在的静电问题容易在加工及运输工程中发生火灾等危害，制成的产品如服装等容易产生静电。因此对锦纶纤维进行改性以提升其抗静电性能、阻燃性能、抗拉伸性能和自修复性能是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗拉锦纶纤维及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种抗拉锦纶纤维，所述抗拉锦纶纤维是由改性锦纶和改性石墨烯混合进行熔融纺丝制得。
作为优化，述改性锦纶是先用盐酸对粉末后的锦纶母粒进行解聚得到低聚锦纶，再将低聚锦纶依次和乙二胺、呋喃二甲酸反应制得。
作为优化，所述改性石墨烯是由预处理石墨烯依次和马来酸酐、乙酸酐反应制得。
作为优化，所述预处理石墨是由酰氯化石墨烯依次和氨丙基二甲氧基甲基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基二甲基甲氧基硅烷制得。
作为优化，所述酰氯化石墨是由氧化石墨烯依次和氯乙酸、草酰氯反应制得。
一种抗拉锦纶纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将锦纶母粒用粉磨机磨成粒径小于100μm的锦纶粉末后，将锦纶粉末和质量分数为30％的盐酸按照质量比1:20～30混合，在50～60℃下300～500r/min降解2～3h，过滤，用丙酮和纯水各洗涤3～5次，再在60～70℃下干燥5～7h，得到低聚锦纶；将低聚锦纶、乙二胺和无水乙醇按照质量比1:10～20:80～90在70～80℃下200～300r/min反应30～40min，过滤，用乙醇洗涤3～5次，在60～70℃下干燥5～7h，得到预改性锦纶；预改性锦纶、呋喃二甲酸、次磷酸钠和纯水按照质量比1:1～1.2:0.006～0.008:10～12混合，在氮气保护下，在200～240℃下，200～300r/min反应4～6h，过滤，用纯水洗涤3～5次，在氮气氛围下150～200℃干燥22～26h，得到改性锦纶；
(2)将氧化石墨烯纯水按照质量比1:1000～1200混合，室温下超声分散1～2h，再加入氧化石墨烯质量50～60倍的氢氧化钠，在0～5℃下200～300r/min搅拌1～2h，再加入氧化石墨烯质量50～60倍的氯乙酸反应2～3h，过滤，用纯水洗涤3～5次，在0～5℃，1～2kPa下，干燥5～7h，得到羧基化氧化石墨烯；将羧基化氧化石墨烯、N,N-二甲基甲酰胺、草酰氯和无水乙醚按照质量比5～7:1:5～7:25～35混合，在室温下，200～300r/min反应8～10h，得到酰氯化石墨烯；酰氯化石墨烯、氨丙基二甲氧基甲基硅烷、三乙胺和二氯甲烷按照质量比1:1:3～5:20～30混合，在氮气保护下40℃，200～300r/min反应10～14h，过滤，用二氯甲烷洗涤3～5次，在氮气气氛30～40℃下干燥3～5h，得到预处理石墨烯；再将预处理石墨烯、二甲基二甲氧基硅烷和质量分数为80％的乙醇溶液按照质量比1:6～7:50～60混合，在45～55℃下以200～300r/min反应3～5h，再加入二甲基二甲氧基硅烷质量的0.2～0.3倍的氨丙基二甲基甲氧基硅烷，继续反应20～30min，过滤，用纯水和无水乙醇各洗涤3～5次，在50～60℃，1～2kPa下干燥2～3h，得到预改性石墨烯；再将预改性石墨烯、马来酸酐和N,N-二甲基甲酰胺按照质量比4～5:1:80～100混合，在25℃，200～300r/min反应2～3h，再加入马来酸酐质量0.2～0.3倍的乙酸钠、马来酸酐质量0.8～1倍乙酸酐和马来酸酐质量0.1～0.2倍对苯二酚，在40～50℃，200～300r/min反应2～3h，过滤，用纯水洗涤3～5次，在30～40℃，1～2kPa下干燥2～3h，得到改性石墨烯；
(3)先将改性锦纶和改性石墨烯各自在70～80℃，1～2kPa下干燥10～14h，再加入到纺丝机中熔融纺丝，选用微孔直径为0.18～0.22mm、长径比为3:1的喷丝板，在260～270℃的纺丝温度，3000～4000m/min的牵引速度下进行纺丝，制备得到抗拉锦纶纤维。
作为优化，步骤(1)所述的改性锦纶的反应过程如下：
作为优化，步骤(2)所述改性石墨烯的反应过程如下：
作为优化，步骤(1)所述氧化石墨烯的型号为G405797。
作为优化，步骤(2)步骤(2)所述锦纶母粒型号为N477565。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明在制备抗拉锦纶纤维时，先用盐酸对粉磨后的锦纶母粒进行解聚得到低聚锦纶，再将低聚锦纶依次和乙二胺反应，将低聚锦纶进行氨基封端，再加入呋喃二甲酸进行聚合，制得带有呋喃环的改性锦纶；再用氯乙酸将氧化石墨烯上的羟基羧基化，再用草酰氯将羧基转化为酰氯，得到酰氯化石墨烯，再将酰氯化石墨烯依次和氨丙基二甲氧基甲基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、氨丙基二甲基甲氧基硅烷反应制得预改性石墨烯，再将预改性石墨烯依次和马来酸酐、乙酸酐反应，制得改性石墨烯；将改性锦纶和改性石墨烯混合均匀，用纺丝机进行熔融纺丝，制备得到抗拉锦纶纤维。
首先，由于锦纶嵌段共聚了呋喃环这一刚性结构，可以提升所制得的纤维的抗拉强度；其次，由于在石墨烯表面通过酰氯和氨基的反应与硅氧烷的水解自聚接枝上了硅氧烷长链，其与基体相容性好，可以相互作用形成连续致密的包裹炭层，从而有效地提升了材料的阻燃性能；最后，由于硅氧烷长链末端使用氨基封端，再依次和马来酸酐、乙酸酐反应，接枝上了马来酰亚胺的结构，再将改性锦纶和改性石墨烯混合加入到纺丝机当中熔融纺丝，使得改性锦纶上的呋喃环和改性石墨烯上的马来酰亚胺发生双烯合成反应，从而提升锦纶纤维的抗拉伸性能和自修复的性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种抗拉锦纶纤维的制备方法，所述抗拉锦纶纤维的制备方法包括以下制备步骤：
(1)将锦纶母粒用粉磨机磨成粒径小于100μm的锦纶粉末后，将锦纶粉末和质量分数为30％的盐酸按照质量比1:20混合，在50℃下500r/min降解3h，过滤，用丙酮和纯水各洗涤3次，再在60℃下干燥7h，得到低聚锦纶；将低聚锦纶、乙二胺和无水乙醇按照质量比1:10:80在70℃下300r/min反应40min，过滤，用乙醇洗涤3次，在60℃下干燥7h，得到预改性锦纶；预改性锦纶、呋喃二甲酸、次磷酸钠和纯水按照质量比1:1:0.006:10混合，在氮气保护下，在200℃下，300r/min反应6h，过滤，用纯水洗涤3次，在氮气氛围下150℃干燥26h，得到改性锦纶；
(2)将氧化石墨烯纯水按照质量比1:1000混合，室温下超声分散2h，再加入氧化石墨烯质量50倍的氢氧化钠，在0℃下300r/min搅拌2h，再加入氧化石墨烯质量50倍的氯乙酸反应3h，过滤，用纯水洗涤5次，在0℃，1kPa下，干燥7h，得到羧基化氧化石墨烯；将羧基化氧化石墨烯、N,N-二甲基甲酰胺、草酰氯和无水乙醚按照质量比5:1:5:25混合，在室温下，300r/min反应10h，得到酰氯化石墨烯；酰氯化石墨烯、氨丙基二甲氧基甲基硅烷、三乙胺和二氯甲烷按照质量比1:1:3:20混合，在氮气保护下40℃，300r/min反应14h，过滤，用二氯甲烷洗涤3次，在氮气气氛30℃下干燥5h，得到预处理石墨烯；再将预处理石墨烯、二甲基二甲氧基硅烷和质量分数为80％的乙醇溶液按照质量比1:6:50混合，在45℃下以300r/min反应5h，再加入二甲基二甲氧基硅烷质量的0.2倍的氨丙基二甲基甲氧基硅烷，继续反应30min，过滤，用纯水和无水乙醇各洗涤3次，在50℃，1kPa下干燥3h，得到预改性石墨烯；再将预改性石墨烯、马来酸酐和N,N-二甲基甲酰胺按照质量比4:1:80混合，在25℃，300r/min反应3h，再加入马来酸酐质量0.2倍的乙酸钠、马来酸酐质量0.8倍乙酸酐和马来酸酐质量0.1倍对苯二酚，在40℃，300r/min反应3h，过滤，用纯水洗涤3次，在30℃，1kPa下干燥3h，得到改性石墨烯；
(3)先将改性锦纶和改性石墨烯各自在70℃，1kPa下干燥14h，再加入到纺丝机中熔融纺丝，选用微孔直径为0.18mm、长径比为3:1的喷丝板，在260℃的纺丝温度，3000m/min的牵引速度下进行纺丝，制备得到抗拉锦纶纤维。
实施例2
一种抗拉锦纶纤维的制备方法，所述抗拉锦纶纤维的制备方法包括以下制备步骤：
(1)将锦纶母粒用粉磨机磨成粒径小于100μm的锦纶粉末后，将锦纶粉末和质量分数为30％的盐酸按照质量比1:25混合，在55℃下400r/min降解2.5h，过滤，用丙酮和纯水各洗涤4次，再在65℃下干燥6h，得到低聚锦纶；将低聚锦纶、乙二胺和无水乙醇按照质量比1:15:85在75℃下250r/min反应35min，过滤，用乙醇洗涤4次，在65℃下干燥6h，得到预改性锦纶；预改性锦纶、呋喃二甲酸、次磷酸钠和纯水按照质量比1:1.1:0.007:11混合，在氮气保护下，在220℃下，250r/min反应5h，过滤，用纯水洗涤4次，在氮气氛围下175℃干燥24h，得到改性锦纶；
(2)将氧化石墨烯纯水按照质量比1:1100混合，室温下超声分散1.5h，再加入氧化石墨烯质量55倍的氢氧化钠，在2.5℃下250r/min搅拌1.5h，再加入氧化石墨烯质量55倍的氯乙酸反应2.5h，过滤，用纯水洗涤4次，在2.5℃，1.5kPa下，干燥6h，得到羧基化氧化石墨烯；将羧基化氧化石墨烯、N,N-二甲基甲酰胺、草酰氯和无水乙醚按照质量比6:1:6:30混合，在室温下，250r/min反应9h，得到酰氯化石墨烯；酰氯化石墨烯、氨丙基二甲氧基甲基硅烷、三乙胺和二氯甲烷按照质量比1:1:4:25混合，在氮气保护下40℃，250r/min反应12h，过滤，用二氯甲烷洗涤4次，在氮气气氛35℃下干燥4h，得到预处理石墨烯；再将预处理石墨烯、二甲基二甲氧基硅烷和质量分数为80％的乙醇溶液按照质量比1:6.5:55混合，在50℃下以250r/min反应4h，再加入二甲基二甲氧基硅烷质量的0.25倍的氨丙基二甲基甲氧基硅烷，继续反应25min，过滤，用纯水和无水乙醇各洗涤4次，在55℃，1.5kPa下干燥2.5h，得到预改性石墨烯；再将预改性石墨烯、马来酸酐和N,N-二甲基甲酰胺按照质量比4.5:1:90混合，在25℃，250r/min反应2.5h，再加入马来酸酐质量0.25倍的乙酸钠、马来酸酐质量0.9倍乙酸酐和马来酸酐质量0.15倍对苯二酚，在45℃，250r/min反应2.5h，过滤，用纯水洗涤4次，在35℃，1.5kPa下干燥2.5h，得到改性石墨烯；
(3)先将改性锦纶和改性石墨烯各自在75℃，1.5kPa下干燥12h，再加入到纺丝机中熔融纺丝，选用微孔直径为0.20mm、长径比为3:1的喷丝板，在265℃的纺丝温度，3500m/min的牵引速度下进行纺丝，制备得到抗拉锦纶纤维。
实施例3
一种抗拉锦纶纤维的制备方法，所述抗拉锦纶纤维的制备方法包括以下制备步骤：
(1)将锦纶母粒用粉磨机磨成粒径小于100μm的锦纶粉末后，将锦纶粉末和质量分数为30％的盐酸按照质量比1:30混合，在60℃下300r/min降解2h，过滤，用丙酮和纯水各洗涤5次，再在70℃下干燥5h，得到低聚锦纶；将低聚锦纶、乙二胺和无水乙醇按照质量比1:20:90在80℃下200r/min反应30min，过滤，用乙醇洗涤5次，在70℃下干燥5h，得到预改性锦纶；预改性锦纶、呋喃二甲酸、次磷酸钠和纯水按照质量比1:1.2:0.008:12混合，在氮气保护下，在240℃下，200r/min反应4h，过滤，用纯水洗涤5次，在氮气氛围下200℃干燥22h，得到改性锦纶；
(2)将氧化石墨烯纯水按照质量比1:1200混合，室温下超声分散1h，再加入氧化石墨烯质量60倍的氢氧化钠，在5℃下200r/min搅拌1h，再加入氧化石墨烯质量60倍的氯乙酸反应2h，过滤，用纯水洗涤5次，在5℃，2kPa下，干燥5h，得到羧基化氧化石墨烯；将羧基化氧化石墨烯、N,N-二甲基甲酰胺、草酰氯和无水乙醚按照质量比7:1:7:35混合，在室温下，200r/min反应8h，得到酰氯化石墨烯；酰氯化石墨烯、氨丙基二甲氧基甲基硅烷、三乙胺和二氯甲烷按照质量比1:1:5:30混合，在氮气保护下40℃，200r/min反应10h，过滤，用二氯甲烷洗涤5次，在氮气气氛40℃下干燥3h，得到预处理石墨烯；再将预处理石墨烯、二甲基二甲氧基硅烷和质量分数为80％的乙醇溶液按照质量比1:7:60混合，在55℃下以200r/min反应3h，再加入二甲基二甲氧基硅烷质量的0.3倍的氨丙基二甲基甲氧基硅烷，继续反应20min，过滤，用纯水和无水乙醇各洗涤5次，在60℃，2kPa下干燥2h，得到预改性石墨烯；再将预改性石墨烯、马来酸酐和N,N-二甲基甲酰胺按照质量比5:1:100混合，在25℃，200r/min反应2h，再加入马来酸酐质量0.3倍的乙酸钠、马来酸酐质量1倍乙酸酐和马来酸酐质量0.2倍对苯二酚，在50℃，200r/min反应2h，过滤，用纯水洗涤5次，在40℃，2kPa下干燥2h，得到改性石墨烯；
(3)先将改性锦纶和改性石墨烯各自在80℃，2kPa下干燥10h，再加入到纺丝机中熔融纺丝，选用微孔直径为0.22mm、长径比为3:1的喷丝板，在270℃的纺丝温度，4000m/min的牵引速度下进行纺丝，制备得到抗拉锦纶纤维。
对比例1
一种抗拉锦纶纤维的制备方法，所述抗拉锦纶纤维的制备方法包括以下制备步骤：
(1)将氧化石墨烯纯水按照质量比1:1100混合，室温下超声分散1.5h，再加入氧化石墨烯质量55倍的氢氧化钠，在2.5℃下250r/min搅拌1.5h，再加入氧化石墨烯质量55倍的氯乙酸反应2.5h，过滤，用纯水洗涤4次，在2.5℃，1.5kPa下，干燥6h，得到羧基化氧化石墨烯；将羧基化氧化石墨烯、N,N-二甲基甲酰胺、草酰氯和无水乙醚按照质量比6:1:6:30混合，在室温下，250r/min反应9h，得到酰氯化石墨烯；酰氯化石墨烯、氨丙基二甲氧基甲基硅烷、三乙胺和二氯甲烷按照质量比1:1:4:25混合，在氮气保护下40℃，250r/min反应12h，过滤，用二氯甲烷洗涤4次，在氮气气氛35℃下干燥4h，得到预处理石墨烯；再将预处理石墨烯、二甲基二甲氧基硅烷和质量分数为80％的乙醇溶液按照质量比1:6.5:55混合，在50℃下以250r/min反应4h，再加入二甲基二甲氧基硅烷质量的0.25倍的氨丙基二甲基甲氧基硅烷，继续反应25min，过滤，用纯水和无水乙醇各洗涤4次，在55℃，1.5kPa下干燥2.5h，得到预改性石墨烯；再将预改性石墨烯、马来酸酐和N,N-二甲基甲酰胺按照质量比4.5:1:90混合，在25℃，250r/min反应2.5h，再加入马来酸酐质量0.25倍的乙酸钠、马来酸酐质量0.9倍乙酸酐和马来酸酐质量0.15倍对苯二酚，在45℃，250r/min反应2.5h，过滤，用纯水洗涤4次，在35℃，1.5kPa下干燥2.5h，得到改性石墨烯；
(2)先将锦纶母粒和改性石墨烯各自在75℃，1.5kPa下干燥12h，再加入到纺丝机中熔融纺丝，选用微孔直径为0.20mm、长径比为3:1的喷丝板，在265℃的纺丝温度，3500m/min的牵引速度下进行纺丝，制备得到抗拉锦纶纤维。
对比例2
一种抗拉锦纶纤维的制备方法，所述抗拉锦纶纤维的制备方法包括以下制备步骤：
(1)将锦纶母粒用粉磨机磨成粒径小于100μm的锦纶粉末后，将锦纶粉末和质量分数为30％的盐酸按照质量比1:25混合，在55℃下400r/min降解2.5h，过滤，用丙酮和纯水各洗涤4次，再在65℃下干燥6h，得到低聚锦纶；将低聚锦纶、乙二胺和无水乙醇按照质量比1:15:85在75℃下250r/min反应35min，过滤，用乙醇洗涤4次，在65℃下干燥6h，得到预改性锦纶；预改性锦纶、呋喃二甲酸、次磷酸钠和纯水按照质量比1:1.1:0.007:11混合，在氮气保护下，在220℃下，250r/min反应5h，过滤，用纯水洗涤4次，在氮气氛围下175℃干燥24h，得到改性锦纶；
(2)先将改性锦纶和石墨烯各自在75℃，1.5kPa下干燥12h，再加入到纺丝机中熔融纺丝，选用微孔直径为0.20mm、长径比为3:1的喷丝板，在265℃的纺丝温度，3500m/min的牵引速度下进行纺丝，制备得到抗拉锦纶纤维。
对比例3
一种抗拉锦纶纤维的制备方法，所述抗拉锦纶纤维的制备方法包括以下制备步骤：
先将锦纶母粒和石墨烯各自在75℃，1.5kPa下干燥12h，再加入到纺丝机中熔融纺丝，选用微孔直径为0.20mm、长径比为3:1的喷丝板，在265℃的纺丝温度，3500m/min的牵引速度下进行纺丝，制备得到抗拉锦纶纤维。
测试例1
导电性能的测试
测试方法：体积电阻率测试按照GB1410-2006-T标准测定。结果见表1。
表1
从表1中实施例1～3和对比例1～3的实验数据比较可发现，本发明制得的抗拉锦纶纤维具有良好的导电性能。
通过对比，实施例1、2、3对比对比例1的导电率高，说明了经过对锦纶和石墨烯的改性，再将改性石墨烯和改性锦纶交联后，石墨烯在锦纶纤维当中分布均匀，形成导电通路，提升了导电率，而对比例样品当中的石墨烯由于不能分布均匀，会发生团聚，从而导电率提升不如实施例样品。
测试例2
抗拉伸性能的测试
测试方法：按照GB/T16603-2017进行拉伸测试，拉伸速率为10mm/min。结果见表2。
表2
| 样品 | 拉伸强度/MPa |
| 实施例1 | 141.23 |
| 实施例2 | 146.54 |
| 实施例3 | 144.38 |
| 对比例1 | 66.62 |
| 对比例2 | 62.59 |
| 对比例3 | 63.76 |
从表2中实施例1～3和对比例1～3的实验数据比较可发现，本发明制得的抗拉锦纶纤维具有良好的抗拉伸性能。
通过对比，实施例1、2、3对比对比例1的拉伸强度较优，说明了对锦纶和石墨烯进行改性，并在改性锦纶和改性石墨烯之间交联生成交联网络后，一方面锦纶和石墨烯之间的界面相互作用得到增强，另一方面对锦纶进行改性，使得锦纶纤维嵌段共聚呋喃环这一刚性结构，从而增强了拉伸强度；实施例1、2、3对比对比例2的拉伸强度较好，是由于锦纶纤维和改性石墨烯之间并未形成交联网络，相互之间的界面作用更弱一些，因此拉伸强度相对较低一些。
测试例3
阻燃性能的测试
测试方法：依照GB/T2406-93标准对锦纶纤维进行氧指数测试。结果见表3。
表3
| 样品 | 极限氧指数(vol％) |
| 实施例1 | 33.6 |
| 实施例2 | 32.8 |
| 实施例3 | 33.8 |
| 对比例1 | 23.3 |
| 对比例2 | 26.4 |
| 对比例3 | 23.6 |
从表3中实施例1～3和对比例1～3的实验数据比较可发现，本发明制得的抗拉锦纶纤维具有良好的阻燃性能。
通过对比，实施例1、2、3对比对比例1的极限氧指数要更高，是由于对石墨烯进行改性，在石墨烯表面引入了硅长链，有助于提升阻燃效果，其次，实施例1、2、3对比对比例2的极限氧指数要更高，在改性石墨烯和改性锦纶两者之间形成交联网络，可以有效避免改性石墨烯发生团聚，从而提升阻燃效果。
测试例4
自修复性能的测试
测试方法：将实施例和对比例所述纺丝原料注入到双螺杆挤出机当中，在265℃下以250～300r/min挤出注入聚四氟乙烯模版当中，自然冷却至50～60℃并保温20～24h，自然冷却至室温后脱模取出，得到试样；将试样进行剪切，再将断裂处拼接，在140℃下重新修复5min后，再在60℃下固化24h后，再按照GB/T16603-2017进行拉伸测试，拉伸速率为10mm/min进行测试，以此来测试试样的修复行为。结果见表4。
| 样品 | 拉伸强度/MPa | 强度恢复/％ |
| 实施例1 | 123.42 | 87.2 |
| 实施例2 | 122.63 | 86.5 |
| 实施例3 | 120.56 | 85.1 |
| 对比例1 | 13.25 | 19.7 |
| 对比例2 | 15.34 | 22.7 |
| 对比例3 | 12.51 | 19.6 |
从表4中实施例1～3和对比例1～3的实验数据比较可发现，本发明制得的抗拉锦纶纤维具有良好的自修复性能。
通过对比，实施例1、2、3对比对比例1的强度恢复率要更高，是由于当锦纶产生断裂时，将试样置于140℃下热处理，内部发生r-DA反应导致DA键断裂，从而体系内部分子链变短，体系粘度下降，且高温增加分子链的热运动，使得大量的分子运动至断裂处，当体系温度降至60℃时，发生DA反应，裂纹处的石墨烯上的马来酰亚胺和锦纶上的呋喃环重组，使得体系的力学强度恢复。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (8)
1.一种抗拉锦纶纤维，其特征在于，所述抗拉锦纶纤维是由改性锦纶和改性石墨烯混合进行熔融纺丝制得。
2.根据权利要求1所述的一种抗拉锦纶纤维，其特征在于，所述改性锦纶是先用盐酸对粉磨后的锦纶母粒进行解聚得到低聚锦纶，再将低聚锦纶依次和乙二胺、呋喃二甲酸反应制得。
3.根据权利要求1所述的一种抗拉锦纶纤维，其特征在于，所述改性石墨烯是由预处理石墨烯依次和马来酸酐、乙酸酐反应制得。
4.根据权利要求3所述的一种抗拉锦纶纤维，其特征在于，所述预处理石墨是由酰氯化石墨烯依次和氨丙基二甲氧基甲基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基二甲基甲氧基硅烷制得。
5.根据权利要求4所述的一种抗拉锦纶纤维，其特征在于，所述酰氯化石墨是由氧化石墨烯依次和氯乙酸、草酰氯反应制得。
6.一种抗拉锦纶纤维的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)将锦纶母粒用粉磨机磨成粒径小于100μm的锦纶粉末后，将锦纶粉末和质量分数为30％的盐酸按照质量比1:20～30混合，在50～60℃下300～500r/min降解2～3h，过滤，用丙酮和纯水各洗涤3～5次，再在60～70℃下干燥5～7h，得到低聚锦纶；将低聚锦纶、乙二胺和无水乙醇按照质量比1:10～20:80～90混合均匀，在70～80℃下200～300r/min反应30～40min，过滤，用乙醇洗涤3～5次，在60～70℃下干燥5～7h，得到预改性锦纶；预改性锦纶、呋喃二甲酸、次磷酸钠和纯水按照质量比1:1～1.2:0.006～0.008:10～12混合，在氮气保护下，在200～240℃下，200～300r/min反应4～6h，过滤，用纯水洗涤3～5次，在氮气氛围下150～200℃干燥22～26h，得到改性锦纶；
(2)将氧化石墨烯和纯水按照质量比1:1000～1200混合，室温下超声分散1～2h，再加入氧化石墨烯质量50～60倍的氢氧化钠，在0～5℃下200～300r/min搅拌1～2h，再加入氧化石墨烯质量50～60倍的氯乙酸反应2～3h，过滤，用纯水洗涤3～5次，在0～5℃，1～2kPa下，干燥5～7h，得到羧基化氧化石墨烯；将羧基化氧化石墨烯、N,N-二甲基甲酰胺、草酰氯和无水乙醚按照质量比5～7:1:5～7:25～35混合，在室温下，200～300r/min反应8～10h，得到酰氯化石墨烯；酰氯化石墨烯、氨丙基二甲氧基甲基硅烷、三乙胺和二氯甲烷按照质量比1:1:3～5:20～30混合，在氮气保护下40℃，200～300r/min反应10～14h，过滤，用二氯甲烷洗涤3～5次，在氮气气氛30～40℃下干燥3～5h，得到预处理石墨烯；再将预处理石墨烯、二甲基二甲氧基硅烷和质量分数为80％的乙醇溶液按照质量比1:6～7:50～60混合，在45～55℃下以200～300r/min反应3～5h，再加入二甲基二甲氧基硅烷质量的0.2～0.3倍的氨丙基二甲基甲氧基硅烷，继续反应20～30min，过滤，用纯水和无水乙醇各洗涤3～5次，在50～60℃，1～2kPa下干燥2～3h，得到预改性石墨烯；再将预改性石墨烯、马来酸酐和N,N-二甲基甲酰胺按照质量比4～5:1:80～100混合，在25℃，200～300r/min反应2～3h，再加入马来酸酐质量0.2～0.3倍的乙酸钠、马来酸酐质量0.8～1倍乙酸酐和马来酸酐质量0.1～0.2倍对苯二酚，在40～50℃，200～300r/min反应2～3h，过滤，用纯水洗涤3～5次，在30～40℃，1～2kPa下干燥2～3h，得到改性石墨烯；
(3)先将改性锦纶和改性石墨烯各自在70～80℃，1～2kPa下干燥10～14h，再加入到纺丝机中熔融纺丝，选用微孔直径为0.18～0.22mm、长径比为3:1的喷丝板，在260～270℃的纺丝温度，3000～4000m/min的牵引速度下进行纺丝，制备得到抗拉锦纶纤维。
7.根据权利要求6所述的一种抗拉锦纶纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化石墨烯的型号为G405797。
8.根据权利要求6所述的一种抗拉锦纶纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述锦纶母粒型号为N477565。
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