[发明专利]一种纳米银层层自组装芳纶纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米银层层自组装芳纶纤维及其制备方法，首先使用PVP作为保护剂，抗坏血酸作为还原剂，合成纳米银颗粒，然后使用4‑氨基苯硫酚和巯基乙酸改性上述纳米银颗粒，最后将4‑氨基苯硫酚改性后的纳米银颗粒和巯基乙酸改性后的纳米银颗粒通过层层自组装的方法沉积在聚多巴胺改性芳纶纤维的表面，制备得到的纳米银芳纶纤维具有优异的抗菌、抗紫外和一定的抗静电能力，纳米银和芳纶纤维之间的结合牢度大大提高。

技术领域

本发明涉及一种纳米银层层自组装芳纶纤维及其制备方法，属功能纳米材料和纺织材料领域。

背景技术

芳纶是一种高性能合成纤维，又称芳香族聚酰胺纤维，具有超高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐酸、耐碱、重量轻、绝缘、抗老化等优良性能，广泛应用于阻燃材料、防弹材料、宇航、电子设备、吸附材料等领域。根据结构的不同，芳纶可分为对位芳纶、间位芳纶和邻位芳纶，其中实现工业化生产的主要是对位芳纶和间位芳纶两种。对位芳纶的主要代表有美国杜邦公司凯芙拉Kevlar、日本帝人株式会社Twaron、韩国可隆Heracron、烟台泰和新材料股份有限公司泰普龙等。间位芳纶的主要代表有美国杜邦公司诺梅克斯Nomex、日本帝人株式会社Teijinconex、烟台泰和新材料股份有限公司泰美达Tametar、超美斯新材料股份有限公司X-FIPER超美斯芳纶纤维等。

虽然芳纶具备优异的物理和化学性能，但是仍然存在一系列的性能缺陷，这些缺陷严重限制了芳纶的应用范围。例如芳纶/环氧复合材料常在大气中使用，太阳光的作用尤其是紫外光会使复合材料的力学性能发生一定程度的变化。紫外光能引起许多化学反应，使高分子材料发生氧化和降解，而且这些反应常是连锁反应，并受温度、氧气、湿度等条件的加入而加速。紫外光主要使高分子材料的基体发生了降解和交联两类不可逆的化学反应，导致其性能恶化。例如芳纶纤维可用于军用和防护服，但其抗菌效果差(Polymers，2017，9，357)。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种纳米银层层自组装芳纶纤维的制备方法。

本发明通过下述技术方案予以实现：

(1)将硝酸银配制成质量分数为1-100g/L的硝酸银水溶液，加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮和抗坏血酸，所述硝酸银与PVP的质量比为2-0.5，所述硝酸银与抗坏血酸的质量比为2-0.5，磁力搅拌均匀后，80℃下反应1-12h，用乙醇和去离子水反复清洗、离心、干燥处理后得到纳米银颗粒。(2)将上述纳米银颗粒分别浸渍在质量分数1-10％的4-氨基苯硫酚和巯基乙酸溶液中24h，得到4-氨基苯硫酚修饰的纳米银颗粒和巯基乙酸修饰的纳米银颗粒。(3)将芳纶纤维置于丙酮中浸泡24h，使用去离子水和乙醇反复清洗，室温干燥；配制1-100g/L的多巴胺Tris-HCl缓冲液，调节pH值至8.5，室温下将芳纶纤维浸渍在缓冲液中24h，浴比1∶50，去离子水反复清洗后，得到聚多巴胺改性芳纶纤维。(4)将4-氨基苯硫酚修饰的纳米银颗粒和巯基乙酸修饰的纳米银颗粒分别配制成0.1-10％的纳米银胶体溶液，然后将上述聚多巴胺改性芳纶纤维首先浸渍在4-氨基苯硫酚修饰的纳米银颗粒胶体溶液中1h，用去离子水反复清洗、干燥后，再次浸渍在巯基乙酸修饰的纳米银颗粒胶体溶液中1h，用去离子水反复清洗、干燥，至此已将一层纳米银组装到芳纶纤维的表面，根据需要，重复上述操作即可得到纳米银层层自组装芳纶纤维。

本发明的优点在于：借助于Ag-S强共价键作用及其纳米银颗粒之间的静电引力和氢键作用，4-氨基苯硫酚修饰的纳米银颗粒与芳纶纤维之间以及4-氨基苯硫酚修饰的纳米银颗粒和巯基乙酸修饰的纳米银颗粒相互之间的结合牢度大大提高。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1：