[发明专利]一种阻燃防静电生物基多孔聚酰胺纤维复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物基聚酰胺材料技术领域，具体涉及一种阻燃防静电生物基多孔聚酰胺纤维复合材料。

背景技术

聚酰胺，俗称尼龙，也称为锦纶，是指分子主链中含有酰胺键(-NH-C(O)-)的一类聚合物。聚酰胺已被广泛用于纺织、汽车、电子电器、包装、体育产品等方面。根据原料的来源，聚酰胺可分为生物基聚酰胺和石油基聚酰胺，由氨基酸缩聚或者内酰胺开环聚合得到生物基聚酰胺；一类是由二元酸和二元胺缩聚得到石油基聚酰胺。

生物基聚酰胺的原料主要来自可再生的原料，如淀粉、纤维素、木质素和动、植物油等，将原料制备得到氨基酸，再缩聚制得聚酰胺。最早产业化的生物基PA11是以蓖麻油为原料，经过裂解、醇解、高温裂解、水解、溴化、氨解等步骤制成ω-十一氨基酸。近年来，考虑到经济和环境的原因，生物基聚合物越来也受到人们的关注。中国专利CN 103014903B公开的一种生物基聚酰胺纤维的制备方法，以葵二酸、衣康酸、葵二胺和丁二胺作为原料，以乙醇作为溶剂，在50℃下搅拌反应，经冷却结晶和抽滤后得到酰胺盐，再加入对苯二酚或者亚磷酸作为稳定剂，加热熔融缩聚制备生物基聚酰胺，最后将充分干燥的生物基聚酰胺熔融纺丝、拉伸和热定型得到生物基聚酰胺纤维。中国专利CN 105920648A公开的生物基聚酰胺聚己内酯复合型载药创伤敷料及其制备方法，将衣康酸、葵二胺和丁二胺单体作为原料制备的生物基聚酰胺，再与聚己内酯溶解于三氟乙醇中，加入甲硝唑消炎药混合均匀得到纺丝液，最后经静电纺丝制备得到创伤敷料。由上述现有技术可知，利用三种或者四种原料合成的三元或者四元生物基聚酰胺具有较好的溶解性能，可以与其他材料复合制备多功能复合材料，具有良好的使用领域。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种阻燃防静电生物基多孔聚酰胺纤维复合材料及其制备方法，将生物基聚酰胺纤维中添加成孔剂聚乙二醇和改性纳米二氧化硅，经熔融纺丝和洗涤得到生物基多孔聚酰胺纤维膜，再通过黏土和聚苯胺附着得到产品。本发明制备的复合材料保温性好，机械强度良好，还具有阻燃和抗静电的性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种阻燃防静电生物基多孔聚酰胺纤维复合材料，所述阻燃防静电生物基多孔聚酰胺纤维复合材料包括纤维膜和附着层，所述附着层由黏土和聚苯胺构成，所述纤维膜由纳米二氧化硅和生物基多孔聚酰胺纤维构成，所述生物基多孔聚酰胺纤维由葵二酸、衣康酸、葵二胺、丁二胺、二甲基乙酰胺和成孔剂经熔融纺丝技术构成。

作为上述技术方案的优选，所述成孔剂为聚乙二醇，所述改性纳米二氧化硅为表面含有氨基的纳米二氧化硅。

本发明还提供一种生物基多孔聚酰胺纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以葵二酸和衣康酸加入到乙醇溶液中溶解得到溶液A，将葵二胺和丁二胺加入到乙醇中溶解得到溶液B，将溶液A与溶液B混合，在50-60℃下搅拌15min，冷却结晶抽滤、洗涤干燥得到酰胺盐；

(2)在氮气保护下，将聚乙二醇加入到二甲基乙酰胺中，搅拌混合均匀，加入到步骤(1)制备的酰胺盐中，加热熔融，在180-200℃下反应6-8h，得到聚合物粘液，将聚合物粘液降温至60-70℃，加入改性纳米二氧化硅，混合均匀，转移至纺丝装置中熔融纺丝得到初生纤维，将初生纤维先经乙醇煮沸过滤，再经水煮沸过滤，甘油浸泡以及真空干燥，得到生物基多孔聚酰胺纤维膜；

(3)将步骤(2)制备的生物基多孔聚酰胺纤维膜表面涂覆含黏土的聚苯胺溶液，烘干，得到阻燃防静电生物基多孔聚酰胺纤维复合材料。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，溶液A与溶液B的摩尔比为1:1，所述溶液A中葵二酸的含量为20-50％，所述溶液B中葵二胺的含量为25-50％。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，聚乙二醇、二甲基乙酰胺和酰胺盐的摩尔比为3-5:10：25-30。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，改性纳米二氧化硅为表面含有氨基的纳米二氧化硅，改性纳米二氧化硅与聚合物粘液的质量比为0.5-2:50。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，熔融纺丝的温度为170-190℃，喷丝孔直径为0.6-1mm，挤出速率为20-30r/min。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，生物基多孔聚酰胺纤维膜的孔隙率不低于30％。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，含黏土的聚苯胺溶液中黏土的含量为0.5-3％，聚苯胺的含量为1-5％。