[发明专利]一种HB(A-M)改性氮化硼纳米管增强PVA纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种HB(A-M)改性氮化硼纳米管增强PVA纤维的制备方法，其特征在于，将含HB(A-M)改性氮化硼纳米管的PVA纺丝液进行干湿法纺丝制得HB(A-M)改性氮化硼纳米管增强PVA纤维；

HB(A-M)改性氮化硼纳米管是通过将HB(A-M)溶解于去离子水中，向其中加入羟基化的BNNT进行超声处理得到的；

HB(A-M)是以AB为单体，以二-羟基乙胺为核分子合成的超支化聚合物，其中，AB由摩尔比为1.0~1.2:1.7~2.4的天冬氨酸与二羟甲基丙酸反应而成；

PVA纺丝液中PVA的含量为35~40wt%，PVA纺丝液的粘度为1500~2200Pa·s；

制备方法的具体步骤如下：

（1）分别制备PVA溶胀液、HB(A-M)和羟基化的BNNT；

（1.a）制备PVA溶胀液；

将PVA加入到DMF和H₂O的混合溶液中后，分阶段升温得到PVA溶胀液；

（1.b）制备HB(A-M)；

首先将天冬氨酸、二羟甲基丙酸、溶剂和催化剂z加到反应釜中溶解并反应，在25~35℃下搅拌4~5h后得到AB单体，再加入催化剂m，然后将溶解好的二-羟基乙胺溶液滴加到反应釜内，滴加完毕后通上氮气，在100~120℃的温度条件下搅拌反应16~24h，得到HB(A-M)溶液，最后通过旋转蒸发仪除去溶剂及未反应的单体，抽滤后在50~60℃的烘箱内烘干，即得到HB(A-M)；其中，溶剂为DMAc；催化剂z为浓度95~98wt%的浓硫酸；催化剂z的加入量为天冬氨酸、二羟甲基丙酸、溶剂和催化剂z加入量之和的2~3wt%；催化剂m为浓度95~98wt%的浓硫酸；天冬氨酸与溶剂的质量比为1:20~25；天冬氨酸与催化剂m的质量比为1:0.3~0.5；二-羟基乙胺溶液的浓度为9~12wt%；天冬氨酸与二-羟基乙胺的摩尔比为1:1.1~1.4；

（1.c）制备羟基化的BNNT；

将BNNT和H₂O₂在反应釜中反应得到羟基化的BNNT；

（2）制备PVA纺丝液；

先将HB(A-M)溶解于去离子水中，向其中加入羟基化的BNNT进行超声处理得到HB(A-M)改性氮化硼纳米管，再将HB(A-M)改性氮化硼纳米管与PVA溶胀液共同投入溶解釜中，在搅拌条件下阶梯式升温至完全溶解后得到PVA纺丝液；

（3）制备HB(A-M)改性氮化硼纳米管增强PVA纤维；

将PVA纺丝液在烘箱中脱泡处理后，进行干湿法纺丝得到HB(A-M)改性氮化硼纳米管增强PVA纤维。

2.根据权利要求1所述的一种HB(A-M)改性氮化硼纳米管增强PVA纤维的制备方法，其特征在于，步骤（1.a）中，PVA的聚合度为3200~3700，醇解度为98~99%，细度为20~100目；DMF与H₂O的质量比为6~8:2~4；分阶段升温是指先由室温升温至40~50℃保温10~20min，再继续升温至50~60℃保温20~30min；PVA溶胀液中PVA的含量为36~42wt%。

3.根据权利要求1所述的一种HB(A-M)改性氮化硼纳米管增强PVA纤维的制备方法，其特征在于，步骤（1.c）中，BNNT和H₂O₂的质量比为1~1.5:10~15；反应的温度为110~120℃，时间为5~7h。

4.根据权利要求1所述的一种HB(A-M)改性氮化硼纳米管增强PVA纤维的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，HB(A-M)和羟基化的BNNT的质量比为1.0~1.2:1.6~2.2；超声处理的功率为45~55W，频率为35~55kHz，时间为3~6h；PVA溶胀液的投入速率为12~15g/s；阶梯式升温是指先由室温升温至80~95℃搅拌1~2h，再继续升温至95~100℃搅拌2~4h。

5.根据权利要求1所述的一种HB(A-M)改性氮化硼纳米管增强PVA纤维的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，脱泡处理的温度为95~98℃，时间为4~6h。