一种水分散芳纶纳米纤维的制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于聚合物纳米材料技术领域，具体涉及一种水分散芳纶纳米纤维的制备 方法及其应用。
【背景技术】
[0002] 芳纶首先由美国杜邦公司（Dupont) 1968年开始研制，1972年开始正式生产，商品 名为Aramid，牌号为Kevlar。Kevlar纤维是全对位芳香聚酰胺，S卩聚对苯二甲酰对苯二胺 (PPTA)。其结构式为：
[0003]
【主权项】
1. 一种水分散芳纶纳米纤维的制备方法，其特征在于包括以下制备步骤： (1) 将有机溶剂、Kevlar纤维、催化剂和碱置于容器中，加热搅拌分散均匀，得到芳纶 纳米纤维分散体； (2) 向步骤（1)的分散体中加入能与氮负离子进行亲核反应的活性官能团有机小分子 进行反应，然后将反应产物提纯、干燥，得到表面具有活性功能基的芳纶纳米纤维； (3) 将步骤（2)中表面具有活性功能基的芳纶纳米纤维与活性水溶性高分子化合物 进行反应，然后将反应物料进行透析除去未反应的高分子，得到均一透明的纳米纤维水溶 液； (4) 将步骤（3)中的纳米纤维水溶液冷冻干燥除去水分，得到水分散芳纶纳米纤维。
2. 根据权利要求1所述的一种水分散芳纶纳米纤维的制备方法，其特征在于：步骤（1) 中所述的有机溶剂是指N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮和N，N-二甲基 乙酰胺中的至少一种。
3. 根据权利要求1所述的一种水分散芳纶纳米纤维的制备方法，其特征在于：步骤（1) 中所述的催化剂是指水、乙醇、甲醇和丙醇中的至少一种；所述的碱是指KOH、NaOH、叔丁醇 钾、氢化钠和氢化钾中的至少一种。
4. 根据权利要求1所述的一种水分散芳纶纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述催 化剂的加入量为Kevlar纤维中酰胺键单元摩尔量的100 %?600% ;所述碱的加入量为 Kevlar纤维中酰胺键单元摩尔量的60 %?300%。
5. 根据权利要求1所述的一种水分散芳纶纳米纤维的制备方法，其特征在于：步骤（1) 中所述的加热搅拌分散指在30?50°C温度下搅拌分散2?5天。
6. 根据权利要求1所述的一种水分散芳纶纳米纤维的制备方法，其特征在于：步骤（2) 中所述的活性官能团有机小分子是指溴代丙炔、氯代丙炔、5-氯-1-戊炔和1-溴-2- 丁炔 中的至少一种；步骤（3)中所述的活性水溶性高分子化合物是指聚乙二醇单甲醚叠氮物、 聚氧化乙烯叠氮物和聚丙烯酸叠氮物中的至少一种。
7. 根据权利要求1所述的一种水分散芳纶纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述活 性官能团有机小分子的加入量为Kevlar纤维中酰胺键单元摩尔量的50%?300%;所述活 性水溶性高分子化合物的加入量为Kevlar纤维中酰胺键单元摩尔量的50%?100%。
8. -种水分散芳纶纳米纤维，其特征在于：通过权利要求1?7任一项所述的方法制 备得到。
9. 权利要求8所述的水分散芳纶纳米纤维在纳米材料制备中的应用。
【专利摘要】本发明属于聚合物纳米材料技术领域，公开了一种水分散芳纶纳米纤维及其制备方法与应用。所述制备方法包括以下制备步骤：将有机溶剂、Kevlar纤维、催化剂和碱置于容器中，加热搅拌分散均匀，得到芳纶纳米纤维分散体；向分散体中加入能与氮负离子进行亲核反应的活性官能团有机小分子进行反应，得到表面具有活性功能基的芳纶纳米纤维；然后将其与活性水溶性高分子化合物进行反应，得到均一透明的纳米纤维水溶液；最后冷冻干燥除去水分，得到水分散芳纶纳米纤维。本发明的芳纶纳米纤维能分散于水或亲水溶剂中，极大的扩展了芳纶纳米纤维的应用范围。
【IPC分类】D06M101-36, D06M15-53, D06M13-08, D06M15-263
【公开号】CN104562650
【申请号】CN201410833596
【发明人】胡继文, 于法猛, 刘国军, 林树东
【申请人】中科院广州化学有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月29日