[发明专利]一种PPS/石墨烯杂化复合纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于杂化复合纤维及其制备领域，特别涉及一种PPS/石墨烯杂化复合纤维及其制备方法。

背景技术

PPS纤维是近年来开发的一种耐高温纤维，具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性和阻燃性，广泛应用于军工、高温过滤、化学防护领域中。其主要用于工业上燃煤锅炉袋滤室的过滤织物，可在高温、高湿和高腐蚀性气体等极其恶劣的环境条件下长期使用，作为高温工况条件下袋式除尘器的滤料，已经成功应用于铁合金行业、火电厂燃煤工业锅炉、垃圾焚烧炉等的除尘设备等，其性价比高,除尘效果良好。该纤维制成针刺毡带用于造纸工业的烘干带中，是较为理想的耐热和耐腐蚀材料，同时也可用于制作电子工业的特种用纸，这种纤维的针刺非织造布或机织物可用于热的腐蚀性试剂过滤。

PPS具有较强的紫外光吸收性能。紫外辐照后，PPS大分子链吸收光电子，分子链容易被空气中氧气氧化；Ar-S弱键发生断裂，光生自由基与大分子链进一步发生交联，不断发生氧化交联降解反应；宏观上导致PPS制品黄变，导致PPS制品的力学强度急剧下降，脆性大。这导致PPS纤维仅能在避光环境的领域应用。

目前，国内外关于提高PPS纤维光稳定性的研究不多，且提高其光稳定性的效果有限。专利CN102268751A、CN102839446A、CN102477594A采用苯并三唑衍生物、三嗪类紫外光稳定剂、受阻胺自由基猝灭剂及其复配体系对PPS纤维进行改性，但PPS纤维制备过程中，降解生成含硫自由基，容易影响其有机紫外光稳定剂的光稳定效果；而且作为有机紫外光吸收剂，其热稳定性和耐溶剂抽提性差，难以达到高效长久的紫外光稳定效果。CN101126182A、CN102677218A填充纳米二氧化钛和苯并三唑衍生物，对PPS纤维进行改性研究。但是，低含量的纳米二氧化钛改性效果有限，且纳米二氧化钛潜在的光催化性能，无法保持PPS纤维的长期高效光稳定性。四川大学叶光斗教授填充纳米炭黑进行改性，力学性能和紫外光稳定性仍有待提高。因此，亟需开发新的改性填料，赋予PPS纤维更高的断裂强度和紫外光稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种PPS/石墨烯杂化复合纤维及其制备方法，本发明制备得到的PPS/石墨烯杂化复合纤维，断裂强度为3.04-3.89cN/dtex，断裂伸长率为15.3-19.2％。在氙灯老化处理后保持PPS纤维的力学强度，处理192h后，断裂强度保持率为86.65-100％，处理480h后，断裂强度保持率为59.8-90.6％。

本发明的一种PPS/石墨烯杂化复合纤维，按重量百分比，杂化复合纤维组分为聚苯硫醚PPS树脂95-99.9％，石墨烯0.1-5％。

所述聚苯硫醚树脂的相对分子质量为3-5万。

所述石墨烯为热还原氧化石墨烯，片层厚度为1-10nm，片层直径为0.5-1.5μm。

所述热还原氧化石墨烯为多缺陷结构，曼光谱中的D峰和G峰强度比I_D：I_G＝0.8-1.1。

本发明的一种PPS/石墨烯杂化复合纤维的制备方法，包括：

(1)将Hummers法制备的氧化石墨烯进行热还原，然后球磨，得到热还原氧化石墨烯；

(2)将热还原氧化石墨烯与聚苯硫醚PPS烘干后，挤出造粒，得到PPS/石墨烯杂化复合切片，干燥，然后进行纺丝卷绕拉伸，得到初生丝，牵伸，得到PPS/石墨烯杂化复合纤维。

所述步骤(1)中Hummers法制备氧化石墨烯的前驱体微粉石墨(青岛恒利得石墨有限公司)，粒度<2μm。

所述步骤(1)中氧化石墨烯进行热还原具体为：氧化石墨烯加入氧化铝坩埚，置于管式炉中，在N₂气氛下，以10℃/min速度升温至300-1000℃，热还原5-60min。

所述步骤(2)中挤出造粒为：双螺杆挤出造粒，造粒温度为285-305℃。

所述步骤(2)中纺丝卷绕拉伸为：熔融纺丝设备中，采用600-1000m/min的纺丝速度进行纺丝卷绕拉伸，纺丝温度为315-325℃。

所述牵伸倍率为3.6-4.2倍。

有益效果

本发明的PPS/石墨烯杂化复合纤维，断裂强度为3.04-3.89cN/dtex，断裂伸长率为15.3-19.2％。在氙灯老化处理后保持PPS纤维的力学强度，处理192h后，断裂强度保持率为86.65-100％，处理480h后，断裂强度保持率为59.8-90.6％。

具体实施方式