[发明专利]一种石墨烯改性尼龙6纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纤维材料技术领域，具体涉及一种石墨烯改性尼龙6纤维的制备方法。

背景技术

尼龙6以其优异的热塑性，作为工业产品它是轮胎帘子线和工程塑料的重要原料。碳材料是地球上最普遍也是最奇妙的一种材料，它可以形成世界上最硬的金刚石，也可以形成最软的石墨。目前，石墨烯已成为备受瞩目的国际研究前沿和热点材料。

制备得到性能优良的石墨烯/聚合物材料的关键是解决石墨烯在基体中分散均匀，并形成良好的界面问题，才能使石墨烯与基体间具有良好的粘结力，将应力传递到石墨烯上，起到增强的效果。中国发明专利“注塑级石墨填充高温尼龙及其制作工艺”（CN102898821A）中，运用机械方法将石墨烯分散到尼龙中，出现团聚的现象。中国发明专利“一种尼龙6/氧化石墨纳米复合材料的制备方法”（CN101760011A）中，用氧化石墨与己内酰胺进行原位聚合，将尼龙6接枝到石墨烯上，从而将石墨烯分散在尼龙6当中，但其分散性并未得到有效的改善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种分散性好﹑界面粘结性好的石墨烯改性尼龙6纤维的制备方法。

实现本发明目的的技术方案是提供一种石墨烯改性尼龙6纤维的制备方法，反应物按重量计，包括如下步骤：

1、将5～20份无机酸加入到1份石墨粉中，超声处理24～48小时，在温度为40～60℃的条件反应1～5小时，得到纯化的石墨粉；

2、将1份纯化的石墨粉与5～20份强氧化性酸混合，在温度为 40～110℃的条件下，搅拌、回流反应5～10小时，用微孔滤膜抽滤，反复洗涤至滤液为中性，再在30～70℃的温度下真空干燥，得到氧化石墨烯；

3、将1份氧化石墨与10～20份酰化试剂混合，超声处理1～10小时后，再在温度为50～90℃的条件下，搅拌、回流反应24～48小时，抽滤、洗涤，去除酰化试剂，得到酰化的石墨烯；

4、将1份酰化的石墨烯与1～100份二元胺混合，超声处理1～10小时后，在温度为0～70℃的条件下反应24～48小时，抽滤、洗涤，再在温度为30～70℃的条件下真空干燥处理24～48小时，得到表面带有活性氨基的氧化石墨烯；

5、将1份表面带有活性氨基的氧化石墨烯与1～100份己内酰胺混合，在温度为70～100℃的恒温条件下超声处理1～10小时；再加入1～10份6氨基己酸，在温度为250～280℃的搅拌、氮气气氛条件下，反应5～12小时，得到石墨烯改性的尼龙6纺丝熔体；

6、采用熔融纺丝工艺，经挤出纺丝、拉伸，得到一种石墨烯改性的尼龙6纤维。

本发明技术方案所述的石墨粉为单层石墨粉﹑多层石墨粉，或其混合物。所述的无机酸为浓硝酸﹑浓硫酸、浓盐酸中的一种，或几种的混合。所述的强氧化性酸为浓硝酸﹑浓硫酸﹑高锰酸钾和硫酸的混合液，硝酸和硫酸的混合液，高锰酸钾和硝酸的混合液，过氧化氢和硫酸的混合液，过氧化氢和盐酸的混合液，或过氧化氢和硝酸的混合液中的任意一种。所述的酰化试剂为二氯亚砜、甲酰氯、三氯化磷、N-甲基-N-苯基甲酰胺、氯化苯甲酰胆碱中的一种，或其任意组合。所述的二元胺为乙二胺、丁二胺、己二胺、辛二胺、葵二胺、十二胺中的一种，或其任意组合。

本发明提供的石墨烯改性尼龙6纤维的制备方法，将石墨烯进行羧基化﹑酰氯化处理后，再经二元胺处理得到表面带有活性氨基的氧化石墨烯；利用氨基化的石墨烯与己内酰胺通过引发剂6-氨基己酸进行聚合反应，制备石墨烯改性的尼龙6熔体，采用熔融纺丝工艺，经纺丝、拉伸，得到石墨烯改性的尼龙6纤维。利用氨基化的石墨烯增强尼龙6，提高其与基体树脂的界面粘结强度，有利于提高石墨烯改性尼龙6纤维的整体性能。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、石墨烯经过羧基化﹑酰氯化处理后，再将其引入具体特征结构的二元胺，然后利用此氨基化的石墨烯与己内酰胺通过引发剂6-氨基己酸的引发进行聚合反应，生成石墨烯改性的尼龙6，并通过小型的熔融纺丝机进行纺丝并且拉伸，得到石墨烯改性的尼龙6纤维。利用氨基化的石墨烯增强尼龙6，提高其与基体树脂的界面粘结强度，有利于提高石墨烯改性尼龙6纤维的整体性能，便于石墨烯的工业化应用；