一种PPS/多缺陷碳管杂化纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种PPS/多缺陷碳管杂化纤维及其制备方法，按质量百分比，杂化纤维组分为聚苯硫醚PPS切片95-99.9％，多缺陷碳管0.1-5％。将干燥的多缺陷碳管与PPS切片挤出造粒，得到PPS/多缺陷碳管杂化切片，干燥，然后进行纺丝卷绕，得到初生丝，牵伸，即得。本发明专利技术的PPS/多缺陷碳管杂化纤维具有较强的断裂强度；在氙灯老化处理480h后，仍保持较高的力学性能保持率，为55.9-92.6％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于杂化纤维及其制备领域，特别涉及一种PPS/多缺陷碳管杂化纤维及其制备方法。
技术介绍
PPS纤维是80年代初开发的一种耐高温纤维，具有良好的耐热性、优异的耐化学腐蚀性和阻燃性，在军工、高温过滤、化学防护等领具有广阔的应用前景。目前，PPS纤维的主要用于火力发电厂、钢铁厂等燃煤锅炉袋滤室的过滤织物。PPS纤维可在高温、高湿和高腐蚀性气体等极其恶劣的环境条件下长期使用，作为高温工况条件下袋式除尘器的滤料，已经成功应用于铁合金行业的除尘、火电厂和燃煤工业锅炉除尘、垃圾焚烧的除尘等，其性价比高,除尘效果良好。此外用该纤维制成针刺毡带用于造纸工业的烘干带中，是较为理想的耐热和耐腐蚀材料，同时也可用于制作电子工业的特种用纸，这种纤维的针刺非织造布或机织物可用于热的腐蚀性试剂的过滤。PPS具有较强的紫外光吸收性能。紫外辐照后，PPS大分子链吸收光电子，分子链容易被空气中氧气氧化；Ar-S弱键发生断裂，光生自由基与大分子链进一步发生交联反应，不断发生氧化交联降解反应；宏观上导致PPS制品黄变，同时导致PPS制品的力学强度急剧下降，脆性大。这导致目前PPS纤维仅能在避光环境的领域应用。目前，国内外关于提高PPS纤维光稳定性的研究不多，且提高其光稳定性的效果有限。专利CN102268751A、CN102839446A、CN102477594A采用苯并三唑衍生物、三嗪类紫外光稳定剂、受阻胺自由基猝灭剂及其复配体系对PPS纤维进行改性，但PPS纤维制备过程中，降解生成含硫自由基，容易影响其有机紫外光稳定剂的光稳定效果；而且作为有机紫外光吸收剂，其热稳定性和耐溶剂抽提性差，难以达到高效长久的紫外光稳定效果。CN101126182A、CN102677218A填充纳米二氧化钛和苯并三唑衍生物，对PPS纤维进行改性研究。但是，低含量的纳米二氧化钛改性效果有限，且纳米二氧化钛潜在光催化性能，无法实现PPS纤维的长期高效光稳定性。四川大学叶光斗教授填充纳米炭黑进行改性，力学性能和紫外光稳定性仍有待提高。因此，开发新的改性填料，赋予PPS纤维更高的断裂强度和紫外光稳定性，提高PPS纤维制品的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种PPS/多缺陷碳管杂化纤维及其制备方法，本发明的PPS/多缺陷碳管杂化纤维具有较强的断裂强度；在氙灯老化处理480h后，仍保持较高的力学性能保持率，为55.9-92.6％。本专利技术的一种PPS/多缺陷碳管杂化纤维，其特征在于：按质量百分比，杂化纤维组分为PPS切片95-99.9％，多缺陷碳管0.1-5％。所述PPS切片为纺丝级PPS切片(美国泰科纳公司)，相对分子质量为3-5万。所述多缺陷碳管的直径为5-10nm，长度为0.5-2μm。多缺陷碳管为：硝酸、食人鱼溶液、混合酸等加热回流氧化后，经过高温去官能化的多壁碳纳米管，其拉曼光谱中的D峰和G峰强度比ID：IG＝0.8-1.1。本专利技术的一种PPS/多缺陷碳管杂化纤维的制备方法，包括：(1)将多壁碳纳米管加入酸性氧化溶液中，在80℃条件下回流冷凝2h，过滤、水洗、干燥，得到氧化多壁碳纳米管；然后将制备的氧化多壁碳纳米管进行去官能团化处理，球磨，得到多缺陷碳管；(2)将干燥的多缺陷碳管与PPS切片挤出造粒，得到PPS/多缺陷碳管杂化切片，干燥，然后进行纺丝卷绕，得到初生丝，牵伸，即得PPS/多缺陷碳管杂化纤维。所述步骤(1)中多壁碳纳米管(中国科学院成都有机化学有限公司的产品)，直径为5-10nm，长度<2μm。所述多壁碳纳米管的长度为0.5-2μm。所述步骤(1)中酸性氧化溶液为浓硝酸、浓硝酸、食人鱼溶液中的一种或几种。所述步骤(1)中去官能团化处理具体为：氧化多壁碳纳米管加入氧化铝坩埚中，置于管式炉中，在N2气氛下，以2-3℃/min速度升温至800-850℃，去官能团化处理80-120min。所述步骤(2)中挤出造粒为在双螺杆挤出机中造粒。所述步骤(2)中纺丝卷绕拉伸具体为：在熔融纺丝设备中，螺杆温度为315-325℃，螺杆熔压为60-120bar的条件下，采用600-1000m/min的纺丝速度进行纺丝卷绕拉伸；牵伸3.6-4.3倍。有益效果本专利技术的PPS/多缺陷碳管复合纤维，断裂强度为3.0-3.56cN/dtex，断裂伸长率为15.3-29.2％。在氙灯老化处理后保持PPS纤维的力学强度，处理192h后，断裂强度保持率为85.53-100％，处理480h后，断裂强度保持率为60.56-91.24％。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1将长度为0.5-2μm的多壁碳纳米管加入至硝酸溶液中，80℃回流冷凝2h，过滤、水洗、干燥后，得到氧化多壁碳纳米管；然后将制备的氧化多壁碳纳米管加入氧化铝坩埚中，置于高温管式炉中，在N2气氛下，以2℃/min速度升温至850℃，去官能团化处理120min，在球磨机中磨细，得到多缺陷碳管。然后将干燥后的粉体与切片放入双螺杆挤出机中造粒，制得PPS/多缺陷碳管杂化切片；多缺陷碳管的含量为0.1％，PPS切片的含量为99.9％。再将干燥后后的PPS/多缺陷碳管杂化切片加入熔融纺丝设备中，采用600m/min的纺丝速度进行纺丝卷绕拉伸制得初生丝，经过后牵伸制备PPS的UDY-DT纤维。熔融纺丝的纺丝工艺如下：螺杆挤出温度：315-325℃；箱体温度：3315-325℃；螺杆压力：<70kgf/cm2；组件压力：<60kgf/cm2；卷绕速度：600m/min；牵伸倍数：4.3倍。通过表征，本专利技术的PPS/多缺陷碳管复合纤维，断裂强度为3.32cN/dtex，断裂伸长率为29.2％，经过氙灯老化处理196h后，纤维断裂强度保持率为87.80％，处理480h后，断裂强度保持率为57.68％。实施例2将长度为0.5-2μm的多壁碳纳米管加入至食人鱼溶液中，80℃回流冷凝2h，过滤、水洗、干燥后，得到氧化多壁碳纳米管；然后将制备的氧化多壁碳纳米管加入氧化铝坩埚中，置于高温管式炉中，在N2气氛下，以2℃/min速度升温至850℃，去官能团化处理120min，在球磨机中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PPS/多缺陷碳管杂化纤维，其特征在于：按质量百分比，杂化纤维组分为聚苯硫醚PPS切片95‑99.9％，多缺陷碳管0.1‑5％。

【技术特征摘要】
1.一种PPS/多缺陷碳管杂化纤维，其特征在于：按质量百分比，杂化纤维组分为聚苯硫
醚PPS切片95-99.9％，多缺陷碳管0.1-5％。
2.根据权利要求1所述的一种PPS/多缺陷碳管杂化纤维，其特征在于：所述PPS切片为
纺丝级PPS切片，相对分子质量为3-5万。
3.根据权利要求1所述的一种PPS/多缺陷碳管杂化纤维，其特征在于：所述多缺陷碳管
的直径为5-10nm，长度为0.5-2μm。
4.一种如权利要求1-3任一所述的PPS/多缺陷碳管杂化纤维的制备方法，包括：
(1)将多壁碳纳米管加入酸性氧化溶液中，在80℃条件下回流冷凝2h，过滤、水洗、
干燥，得到氧化多壁碳纳米管；然后将制备的氧化多壁碳纳米管进行去官能团化处
理，球磨，得到多缺陷碳管；
(2)将干燥的多缺陷碳管与PPS切片挤出造粒，得到PPS/多缺陷碳管杂化切片，干燥，
然后进行纺丝卷绕，得到初生丝，牵伸，即得PPS/多缺陷碳管杂化纤维。
5.根据权利要求4所述的一种PPS/多缺陷碳管杂化纤维的制备方法，其特征在于：所述
步骤(1)中多壁碳纳米管的直径为5-10nm，长度<2μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱美芳，胡泽旭，周哲，孙宾，周家良，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31