一种抗拉伸的碳纳米管改性芳纶纤维的制备方法与流程

本发明涉及芳纶纤维，具体为一种抗拉伸的碳纳米管改性芳纶纤维的制备方法。

背景技术：

1、芳纶纤维是一种聚芳酰胺类化学纤维，其高强度、模量大、耐高温性能强，广泛应用于航空航天、建筑工程、安全防护等领域，将无机纳米粒子与芳纶纤维结合，可以结合两者的优势，得到性能优异的复合材料，专利cn105603717b《一种表面改性芳纶纤维及其制备方法》，公开了将芳纶纤维经过多巴胺包覆，然后通过氧化石墨烯与多巴胺之间的酯化反应及π-π相互作用，从而在芳纶纤维表面形成高接枝率的氧化石墨烯层，得到一种表面改性芳纶纤维，具有优良的耐紫外性能等综合性能。碳纳米管作为一种新型的无机碳纳米材料，具有优异的力学、电学和化学性能，广泛应用在纤维、塑料等高分子材料中，对碳纳米管的表面处理，提高与高分子材料之间的相容性，增强材料的综合性能是研究热点，本发明提高聚芳酰胺接枝碳纳米管，对芳纶纤维填充改性，提高芳纶纤维的强度和抗拉伸等综合性能。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、本发明提高聚芳酰胺接枝碳纳米管，对芳纶纤维填充改性，提高芳纶纤维的强度和抗拉伸等综合性能。

3、(二)技术方案

4、一种抗拉伸的碳纳米管改性芳纶纤维的制备方法，包括如下步骤：

5、s1、将双(甲酸乙酯)胺基硝基苯、乙二胺加入到n,n-二甲基甲酰胺中，反应后冷却，加入甲醇沉淀，过滤，蒸馏水、丙酮洗涤，然后将中间体产物加入到乙醇中，搅拌均匀后加入pd/c催化剂和水合肼溶液，升温至65-80℃，搅拌回流6-12h，过滤溶剂，将产物溶解到n,n-二甲基甲酰胺中，过滤除去沉淀产物，然后加入甲醇进行沉淀，过滤，蒸馏水、丙酮洗涤，得到氨基化聚芳酰胺。

6、s2、将酸化碳纳米管分散到n,n-二甲基甲酰胺中，然后加入氨基化聚芳酰胺，搅拌溶解后加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和1-羟基苯并三唑，反应后过滤溶剂，蒸馏水、丙酮洗涤，得到聚芳酰胺接枝碳纳米管。

7、s3、将芳纶纤维、氢氧化钾加入到二甲亚砜中，搅拌均匀后加入聚芳酰胺接枝碳纳米管，超声分散均匀后，真空干燥，蒸馏水洗涤，得到抗拉伸的碳纳米管改性芳纶纤维。

8、进一步的，乙二胺的用量为双(甲酸乙酯)胺基硝基苯的18-28％。

9、进一步的，s1中反应温度控制为130-145℃，时间为6-12h。

10、进一步的，酸化碳纳米管的用量为氨基化聚芳酰胺的20-60％。

11、进一步的，s2中反应温度控制30-50℃，时间为12-24h。

12、进一步的，聚芳酰胺接枝碳纳米管的用量为芳纶纤维的0.5-3％。

13、进一步的，双(甲酸乙酯)胺基硝基苯的制备方法为：将对硝基苯胺加入到冰醋酸中，搅拌均匀后加入丙烯酸甲酯，在氮气保护下，加热至75-90℃，反应4-8h，反应后加入碳酸氢钠溶液进行中和，然后加入乙酸乙酯萃取分离，收集乙酸乙酯溶液，减压浓缩，正己烷洗涤，粗产物在乙醇中重结晶，得到双(甲酸乙酯)胺基硝基苯。

14、进一步的，丙烯酸甲酯的用量为对硝基苯胺的125-180％。

15、(三)有益的技术效果

16、本发明合成了新型的双(甲酸乙酯)胺基硝基苯单体，然后与乙二胺进行缩聚反应，然后硝基经过pd/c和水合肼催化剂还原，得到新型的氨基化聚芳酰胺，然后在1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和1-羟基苯并三唑的催化体系中，聚芳酰胺的氨基与酸化碳纳米管的羧基发生酯化反应，得到聚芳酰胺接枝碳纳米管；然后对芳纶纤维进行填充改性，碳纳米管接枝了聚芳酰胺分子链，与芳纶纤维中的聚芳酰胺结构有好的相容性，改善了碳纳米管在芳纶纤维中的分散性能，更好的发挥了芳纶纤维和碳纳米管的结合优势，显著的增强了芳纶纤维的拉伸强度、断裂伸长率和断裂强度。

技术特征：

1.一种抗拉伸的碳纳米管改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于：制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的抗拉伸的碳纳米管改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于：乙二胺的用量为双(甲酸乙酯)胺基硝基苯的18-28％。

3.根据权利要求1所述的抗拉伸的碳纳米管改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于：s1中反应温度控制为130-145℃，时间为6-12h。

4.根据权利要求1所述的抗拉伸的碳纳米管改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于：酸化碳纳米管的用量为氨基化聚芳酰胺的20-60％。

5.根据权利要求1所述的抗拉伸的碳纳米管改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于：s2中反应温度控制30-50℃，时间为12-24h。

6.根据权利要求1所述的抗拉伸的碳纳米管改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于：聚芳酰胺接枝碳纳米管的用量为芳纶纤维的0.5-3％。

7.根据权利要求1所述的抗拉伸的碳纳米管改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于：双(甲酸乙酯)胺基硝基苯的制备方法为：将对硝基苯胺加入到冰醋酸中，搅拌均匀后加入丙烯酸甲酯，在氮气保护下，加热至75-90℃，反应4-8h，反应后加入碳酸氢钠溶液进行中和，然后加入乙酸乙酯萃取分离，收集乙酸乙酯溶液，减压浓缩，正己烷洗涤，粗产物在乙醇中重结晶，得到双(甲酸乙酯)胺基硝基苯。

8.根据权利要求1所述的抗拉伸的碳纳米管改性芳纶纤维的制备方法，其特征在于：丙烯酸甲酯的用量为对硝基苯胺的125-180％。

技术总结
本发明涉及芳纶纤维技术领域，且公开了一种抗拉伸的碳纳米管改性芳纶纤维的制备方法，氨基化聚芳酰胺在1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和1‑羟基苯并三唑的催化体系中，聚芳酰胺的氨基与酸化碳纳米管的羧基发生酯化反应，得到聚芳酰胺接枝碳纳米管；然后对芳纶纤维进行填充改性，碳纳米管接枝了聚芳酰胺分子链，与芳纶纤维中的聚芳酰胺结构有好的相容性，改善了碳纳米管在芳纶纤维中的分散性能，更好的发挥了芳纶纤维和碳纳米管的结合优势，显著的增强了芳纶纤维的拉伸强度、断裂伸长率和断裂强度。

技术研发人员：钱裕东,杨余章
受保护的技术使用者：南通新源特种纤维有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15