[发明专利]一种功能化石墨烯插层原位聚合聚酯复合纤维的制备方法

权利要求书

1.一种功能化石墨烯插层原位聚合聚酯复合纤维的制备方法，其特征是，包括如下步骤：

S1：将进一步插层改性的功能化石墨烯置于乙二醇中，经剪切搅拌、超声分散交替联用处理后，制备得到分散均匀的石墨烯浆料，所述进一步插层改性的功能化石墨烯的制备方法为：

（1）以重量份计，将1~5份氧化石墨加入到100~200份N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，通过剪切搅拌和超声分散的交替联用，形成均匀的分散液；

（2）将上述分散液升温至80~90℃，每20~30h加入0.5~2份的过氧化二酸试剂，搅拌条件下反应24~72 h；

（3）反应结束后将上述混合液冷却至室温，抽滤得到固体产物，分别用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇溶剂洗涤固体以去除杂质，55~65℃下真空干燥8~12h，得到功能化石墨烯；

A）将步骤（3）中制备的功能化石墨烯通过超声、搅拌分散在纯水中，加入羧基活化试剂，室温下搅拌1~3h，得到羧基功能化石墨烯分散液；

B）将低聚壳聚糖溶解在醋酸溶液中，加入聚六亚甲基胍盐酸盐，搅拌0.5~1h后，向混合体系中滴加交联试剂，在室温下交联反应3~5h，冷冻干燥后得到壳聚糖-聚六亚甲基胍盐酸盐复合材料；

C）将壳聚糖-聚六亚甲基胍盐酸盐复合材料加入羧基功能化石墨烯分散液中超声0.5~1h后，滴加氢氧化钠溶液，将分散液的pH调节至7~8，然后在50~60℃下搅拌反应1~3h，抽滤得到固体产物，用纯水和乙醇洗涤除去杂质，真空干燥，得到进一步插层改性的功能化石墨烯；

S2：将石墨烯浆料与对苯二甲酸和聚合催化剂投入反应釜中进行打浆，随后进行酯化、缩聚反应，出料后在水下切粒，制备得到石墨烯改性聚酯切片；

S3：采用熔融纺丝工艺，将石墨烯改性聚酯切片经挤出纺丝、拉伸，制备得到所述石墨烯聚酯复合纤维。

2.根据权利要求1所述的一种功能化石墨烯插层原位聚合聚酯复合纤维的制备方法，其特征是，步骤（2）中所述的过氧化二酸试剂选自过氧化丁二酸、过氧化戊二酸中的一种；所述过氧化二酸试剂的制备方法为：将丁二酸酐或戊二酸酐与双氧水和去离子水按质量比为1.0:（0.8~1.2）:（1.5~2）的比例混合均匀，温度控制在5~10℃的条件下搅拌反应2~5 h；反应结束后静置2~4 h，经抽滤得到固体产物，50~60℃下真空干燥20~30 h，得到所述过氧化二酸试剂。

3.根据权利要求1所述的一种功能化石墨烯插层原位聚合聚酯复合纤维的制备方法，其特征是，以重量份计，步骤A）中各组份的添加量为：功能化石墨烯1~5份，纯水100~1000份，羧基活化试剂1~5份；所述的羧基活化试剂为浓度为0.04~0.06mol/L的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐溶液。

4.根据权利要求1所述的一种功能化石墨烯插层原位聚合聚酯复合纤维的制备方法，其特征是，以重量份计，步骤B）中各组份的添加量为：低聚壳聚糖10份，醋酸溶液150~250份，聚六亚甲基胍盐酸盐8~15份，交联试剂1~2份；所述的醋酸溶液的质量分数为4~6%，所述的交联试剂为浓度为0.1~0.2mol/L的三聚磷酸钠溶液。

5.根据权利要求1或4所述的一种功能化石墨烯插层原位聚合聚酯复合纤维的制备方法，其特征是，步骤B）中所述的低聚壳聚糖通过以下方法制备：将8~12份壳聚糖溶解于150~250份质量分数为4~6%的醋酸溶液中，加热至65~75℃，在搅拌的条件下滴加25~35份质量浓度为28~30%的过氧化氢溶液，保温反应4~6h；用氢氧化钠溶液将pH调至中性，静置8~12h后抽滤，在滤液中加入2~4倍体积的乙醇，静置沉降1~3h，离心、乙醇洗涤后得到所述低聚壳聚糖。

6.根据权利要求1或4所述的一种功能化石墨烯插层原位聚合聚酯复合纤维的制备方法，其特征是，步骤B）中所述的聚六亚甲基胍盐酸盐通过以下方法制备：将等摩尔比的1,6-己二胺和胍盐酸盐在130~150℃下搅拌混合1~3h，再升温至180~200℃聚合7~9h，得到所述聚六亚甲基胍盐酸盐。