[发明专利]石墨烯改性的聚酰胺-6母粒材料、包含其的纤维及用途

权利要求书

1.一种石墨烯改性的聚酰胺-6母粒材料，其特征在于，所述母粒材料中，至少1个聚酰胺-6的高分子链生长于石墨烯片层上。

2.如权利要求1所述的母粒材料，其特征在于，所述聚酰胺-6的高分子链通过化学键生长于石墨烯片层上；

优选地，所述化学键包括酯键、酰胺键、羟基键、羧基键、醚键中的任意1种或至少2种的组合。

3.一种如权利要求1或2所述的石墨烯改性的聚酰胺-6母粒材料的制备方法，其特征在于，所述方法为在己内酰胺开环过程和/或聚合过程的水解液中加入官能团化的石墨烯；

优选地，所述水解液中，所述官能团化的石墨烯的粒径为小于10μm；

优选地，所述水解液中，所述官能团化的石墨烯片层的层数为不超过20层；

优选地，所述官能团化的石墨烯是以石墨烯为原料通过官能化反应得到，所述石墨烯包括以石墨、含碳气体、生物质资源为原料制备得到石墨烯；

优选地，以己内酰胺的添加量为100wt％计，所述官能团化的石墨烯的添加量为0.5～10wt％；

优选地，所述水解液中官能团化的石墨烯的浓度为0.5～3wt％。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)熔融己内酰胺，向其中加入去离子水、官能团化的石墨烯，得到反应物料；

(2)升温升压进行开环反应、接枝反应、加成反应；

(3)常压下向步骤(2)得到的产物中加入二元酸进行缩聚反应，得到浆料；

(4)减压进行酰胺交换反应，得到熔体；

(5)将步骤(4)中得到的熔体经冷却、切粒、萃取、干燥后，得到石墨烯改性的聚酰胺-6母粒材料；

优选地，所述反应浆料中，以己内酰胺的添加量为100wt％计，所述水的添加量为2～5wt％；

优选地，所述反应物料中还包括封端剂；

优选地，所述反应浆料中，以己内酰胺的添加量为100wt％计，所述封端剂的添加量为5～30wt％；

优选地，所述反应物料中还包括催化剂；所述催化剂优选包括氨基酸或磷酸，进一步优选氨基己酸和/或氨基丁酸；

优选地，所述反应浆料中，以己内酰胺的添加量为100wt％计，所述氨基酸催化剂的添加量为0.1～2wt％；所述磷酸催化剂的添加量为500～5000ppm；

优选地，所述反应物料中还包括二元酸；

优选地，所述反应浆料中，以己内酰胺的添加量为100wt％计，所述二元酸的添加量为0.1～10wt％；

优选地，所述步骤(2)中反应的压力为0.3～5MPa，反应的温度为220～300℃，反应的时间为1～6h；

优选地，步骤(3)中反应温度为220～280℃，反应时间为3～8h；

优选地，步骤(4)中压力为0～200Pa，反应温度为220～280℃，反应时间为1～3h。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述封端剂包括单元酸、单元胺、多元酸和多元胺中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，所述单元酸包括含有1个羧基的饱和脂肪酸或含有1个羧基的芳香酸，优选碳数为1～17的直链或支链饱和脂肪酸中的任意1种或至少2种的组合，或苯甲酸；

优选地，所述单元胺包括含有一个胺基的饱和脂肪胺或含有1个胺基的芳香胺，优选碳数为1～17的直链或支链饱和脂肪胺中的任意1种或至少2种的组合，或苯胺；

优选地，所述多元酸包括含有2个以上羧基的饱和脂肪酸或芳香族二元酸，优选碳数为3～23的饱和脂肪酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和萘二甲酸中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，所述多元胺包括含有2个以上胺基的饱和脂肪胺或芳香族二元胺，优选碳数为3～23的饱和脂肪胺、邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、萘二胺和二甲苯二胺中的任意1种或至少2种的组合。

6.一种改性聚酰胺-6纤维，其特征在于，所述纤维材料中，至少1个聚酰胺-6的高分子链生长于石墨烯片层上；

优选地，所述聚酰胺-6的高分子链通过化学键生长于石墨烯片层上；

优选地，所述化学键包括酯键、酰胺键、羟基键、羧基键、醚键中的任意1种或至少2种的组合。