[发明专利]一种石墨烯量子点增强聚酰胺纤维及其制备方法

摘要

一种石墨烯量子点增强聚酰胺纤维及其制备方法，本发明利用石墨烯量子点的分子模板效应和与PA6织态结构间形成的位错效应提升PA6纤维的力学性能，通过传统成熟的PA6熔体纺丝工艺制备了拉伸强度为0.72～1.05GPa，初始模量为8～11GPa的高强度高模量的PA6-GQD复合纤维。与传统的高强高模PA6纤维相比，其力学性能更加优异，且工艺流程简单、环境污染小、成本低且适合大规模化生产，并无需对现有PA6熔体纺丝工艺设备进行改动，所制得的PA6-GQD纤维具有优异的力学性能，可用于轮胎帘子线、工业用布、服装、渔网及国防军工等领域。

主权项

一种石墨烯量子点增强聚酰胺纤维制备方法，其特征是该方法包括以下步骤：第一步 聚酰胺6‑石墨烯量子点(PA6‑GQD)母粒的制备1)取石墨烯量子点0.1～1重量份、分散剂0.1～1重量份，溶于98～99.8重量份的去离子水中，所述石墨烯量子点的石墨片层为1～3层、尺寸为10～100nm；经超声分散，得到均匀分散的石墨烯量子点水溶液；所述超声分散操作为超声波分散或高压均质处理，采用超声波细胞破碎仪，其功率1000～4000W；或采用超高压均质机，其功率为2500W；2)将上述石墨烯量子点水溶液经真空抽滤、真空干燥后得到含有分散剂的石墨烯量子点；所述真空抽滤时间为0.5‑2h，真空干燥温度为60‑100℃，干燥时间为0.5‑2h；3)取己内酰胺84～99重量份、上述石墨烯量子点0.5‑15重量份，加入引发剂0.5～1重量份，搅拌、超声分散，配制成PA6‑GQD混合物；所述引发剂为6‑氨基己酸、丁酸、磷酸中的一种；所述分散剂为以下a)～c)中表述的任意一种情况：a)聚氧乙烯醚类或酯类非离子活性剂，b)磺酸盐类、硫酸盐类、磷酸盐或亚磷酸盐类阴离子活性剂，c)氨基酸类、咪唑类、氧化胺类两性活性剂中的一种或两种以上任意比例的混合物；4)将上述混合液经预聚合、聚合、造粒、洗涤、真空干燥等步骤，制得PA6‑GQD母粒；所述预聚合温度为150‑200℃，时间为1‑3h；聚合温度为250‑270℃，时间为10‑30h；真空干燥温度为60‑100℃，干燥时间为2‑5h；第二步 熔体纺丝1)将上述PA6‑GQD母粒1～10重量份、纯聚酰胺6约10～20重量份加入螺杆挤出机中熔融共混后挤出，制成切片；2)采用普通熔体纺丝机进行熔体纺丝，制备PA6‑GQD复合纤维；所述熔体纺丝过程中纺丝温度为220～280℃，根据用途不同，对PA6‑GQD复合纤维进行上油、卷曲和/或切断。