[发明专利]一种聚合物-有机改性并负载金属离子α-ZrP复合纤维材料的制备方法

说明书

本发明公开一种聚合物‑有机改性并负载金属离子α‑ZrP复合纤维材料的制备方法，包括如下步骤：1)将用硅烷偶联剂与α‑ZrP插层反应得到的有机化α‑ZrP，利用金属离子与硅烷偶联剂的巯基反应得到有机改性并负载金属离子α‑ZrP和充分干燥的聚合物按0.1:99～20:80的重量比混合，得到混合物料，将此混合物料用双螺杆挤出机在250～290℃熔融混合得到聚合物‑有机改性并负载金属离子α‑ZrP复合树脂切片；2)将步骤1)制得的聚合物‑有机改性并负载金属离子α‑ZrP复合树脂切片充分干燥，然后按照常规的熔融纺丝法进行纺丝，即可得到聚合物‑有机改性并负载金属离子α‑ZrP复合纤维材料。该方法生产的复合纤维可纺性好，成纤强度高，并具有阻燃、抗菌、抗疲劳、尺寸稳定和气体阻隔的特性。

技术领域

本发明涉及有机磷杂化α-ZrP复合材料技术领域，特别是涉及一种聚合物-有机改性并负载金属离子α-ZrP复合纤维材料的制备方法。

背景技术

双磷酸一氢化锆一水化合物(分子式：Zr(HPO4)·H2O，简称α-ZrP)是一种类似蒙脱土(MMT)结构的阳离子型层状化合物，α-ZrP具有显著的优点，如高的离子交换能力、长径比可控、良好的热稳定性和化学稳定性，常被用作无机填料制备聚合物/无机复合材材料。α-ZrP纳米复合材料具有添加量少、全面提高聚合物性能、材料密度低、基本保持材料原有加工性能等优点，代表了今后复合材料的发展方向。当α-ZrP具有良好的分散性能，可以广泛应用于高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高阻燃、抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。然而，由于α-ZrP属于亲水性无机化合物，与疏水性聚合物的相容性较差，难以均匀分散在聚合物基体中，给使用加工(纺丝、注塑等)造成了困难，同时，也无法再聚合物改性中有效发挥作用。

目前，聚合物/α-ZrP复合纤维材料主要是通过共混方法制备的，存在着磷酸锆分散难、功能组分单一、功能效果差、可纺性差、纤维强度低等不利条件，本发明一种聚合物-有机改性并负载金属离子α-ZrP复合纤维材料可以有效地解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚合物-有机改性并负载金属离子α-ZrP复合纤维材料的制备方法，该方法生产的复合纤维可纺性好，成纤强度高，并具有阻燃、抗菌、抗疲劳、尺寸稳定和气体阻隔的特性。

为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明的一种聚合物-有机改性并负载金属离子α-ZrP复合纤维材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将α-ZrP分散于水和乙醇的混合溶液中；

2)加入小分子胺反应；

3)再滴加硅烷偶联剂继续反应；

4)添加金属离子化合物继续反应；

5)固相产物经分离、洗涤和烘干即可得到有机改性并负载金属离子的α-ZrP；

6)所述有机改性并负载金属离子的α-ZrP在250～320℃条件下处理，即得到有机改性并负载金属离子α-ZrP；

7)将所述有机改性并负载金属离子α-ZrP和充分干燥的聚合物按0.1:99～20:80的重量比混合，得到混合物料，将此混合物料用双螺杆挤出机熔融共混得到聚合物-有机改性并负载金属离子α-ZrP复合树脂切片；

8)将步骤7)制得的聚合物-有机改性并负载金属离子α-ZrP复合树脂切片充分干燥后在熔融纺丝机中进行纺丝得到所述的的聚合物-有机改性并负载金属离子α-ZrP复合纤维材料，所述聚合物-有机改性并负载金属离子α-ZrP复合树脂切片复合纤维材料对大肠杆菌的抗菌率＞97％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率＞98％，对白色念珠菌的抗菌率＞65％。