[发明专利]一种氧化石墨烯改性聚酰胺-6的制备方法

说明书

本发明属于材料科学领域，提供了一种氧化石墨烯改性聚酰胺‑6的制备方法，其特征在于步骤为：步骤a)、氧化石墨烯粉体分散至溶解有开环溶液中，得到分散液；步骤b)、对步骤a)的分散液与己内酰胺液体混合、分散，得到分散后混合液；步骤c)、将步骤b)中分散后混合液进行开环反应、聚合反应、切片、萃取、干燥，得到氧化石墨烯改性聚酰胺‑6。采用本发明的制备条件，氧化石墨烯与液体己内酰胺可以充分接触反应，聚酰胺‑6改性效果好，得到的改性聚酰胺‑6制成产品抑菌率达到99％以上，且抗菌性能稳定，操作步骤简单，利于推广。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及聚酰胺-6的制备方法，具体涉及一种氧化石墨烯聚酰胺-6的制备方法。

背景技术

聚酰胺-6纤维是由单体己内酰胺开环聚合再经过纺丝所得的聚己内酰胺纤维，又名尼龙6或锦纶6，具有机械强度高、韧性好、耐磨、耐弱酸碱等优点，目前广泛应用于纺丝及工程塑料领域。然而，随着人们对环境卫生要求日益提高，复合材料的抗菌性能受到更加广泛的关注，传统的聚酰胺-6已经不能再满足人们的需求，由于其杨氏模量较小，强度较低、耐热性能不好，且不具备抗菌等性能，因此，如何获取高性能聚酰胺-6产品成为研究的重点。

目前主要手段是对含有聚酰胺-6的基体树脂进行改性，一般引入玻璃纤维、纳米二氧化硅、蒙脱土、云母等来获取高性能聚酰胺-6产品。上述改性方式能在一定程度上提高聚酰胺-6材料的特定性能，然而由于聚酰胺-6在基体中的分散性不好，改性时易团聚，改性效果并不理想。

越来越多的研究表明，将氧化石墨烯应用于聚酰胺-6改性可赋予聚酰胺-6更优异的性能。经检索，利用石墨烯改性聚酰胺-6已经公开了较多的技术方案，中国专利申请号为CN201310168803.3，公布日为2013.07.24的申请案公开了一种石墨烯改性尼龙6纤维的制备方法，其将石墨烯进行酰氯化、羧基化处理后，再经二元胺处理后得到表面带有活性氨基的氧化石墨烯，利用氨基化石墨烯与己内酰胺通过引发剂反应，制备尼龙6熔体，再通过熔融纺丝工艺得到氧化石墨烯改性的尼龙6纤维，该申请案的方法在一定程度上改善了氧化石墨烯在树脂机体中的分散性能，然而，在该方法在石墨烯的处理过程中用到大量浓硝酸、高锰酸钾、二氯亚砜等试剂，后期废液处理困难，为环境带来较大负荷，不利于推广。

中国专利申请号为CN201410730983.4，公布日为2015.04.29的申请案中公开了一种改性锦纶6纤维的方法及改性后产品。其将己内酰胺加热熔融，然后向其中加入氧化石墨烯粉末和去离子水，将混合得到的流体分两步聚合，并将流体通入切粒机中切片，依次经萃取、干燥、熔融纺丝、挤出冷却上油拉伸卷绕后形成增强型的锦纶6纤维，该申请案的方法制得的锦纶6纤维增大了锦纶6的强度和杨氏模量，扩大了其应用范围。然而，该申请案的方法存在一定的缺陷，其将氧化石墨烯引入改性锦纶6的方式为直接将氧化石墨烯固体粉末直接加入加热熔融的己内酰胺，该过程容易造成团聚，改性效果有待提高。

中国专利申请号为CN201611221387.9，公布日2017.06.13的申请案公开了一种高性能石墨烯/尼龙6纳米复合材料，其将0.01～0.5质量份的单层改性石墨烯、1～10质量份的去离子水加入100份质量的已内酰胺熔体中，高速搅拌混匀形成分散液；再在氮气保护下将分散液在缩聚反应釜中反应得到聚合物熔体，经水冷造粒最终得到石墨烯功能化的尼龙6复合材料。该申请案利用提高石墨烯的碳氧比，并且将石墨烯进行共价键改性的方式以克服石墨烯分散性差的缺陷，利用上述方法提高了尼龙6的改性效果，提高了尼龙6材料的力学性能、阻燃性能及抗紫外氧化性能，然而两个申请案均未报道复合材料的抗菌性能的改善情况。