本发明专利技术提供了一种聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维及其制备方法。所述的聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维，其特征在于，包括聚苯硫醚PPS树脂98.5‑99.5wt％和改性埃洛石纳米管0.5‑1.5wt％。本发明专利技术制备出的聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维具有较优的断裂强度和抗热氧化能力；其在230℃高温下处理72h后，仍具有较高的力学性能保持率，达到73.4‑92.3％。
PPS / modified halloysite nanotubes hybrid composite fiber and preparation method thereof
The present invention provides a kind of PPS / modified halloysite nanotubes hybrid composite fiber and preparation method thereof. PPS / the modified halloysite nanotube hybrid composite fiber, characterized by comprising a polyphenylene sulfide resin PPS 98.5 99.5wt% and modified halloysite nanotubes 0.5 1.5wt%. PPS / the prepared modified halloysite nanotube hybrid composite fiber with tensile strength and thermal oxidation resistance ability is better; the treatment of 72h at 230 DEG C after high temperature, mechanical properties still have a higher retention rate reached 73.4, 92.3%.
【技术实现步骤摘要】
聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维及其制备方法
本专利技术属于杂化复合纤维及其制备领域，特别涉及一种聚苯硫醚/埃洛石纳米管杂化复合纤维及其制备方法。
技术介绍
聚苯硫醚纤维一种近年来被广泛应用的高性能纤维，其具有优良的耐热性、耐腐蚀性、阻燃性、良好的力学性能等。聚苯硫醚纤维一经问世，立即受到各国的关注。现如今广泛应用于军工、高温过滤、化学防护领域中，尤其是作为环保过滤材料，用聚苯硫醚纤维制成的针刺过滤毡被广泛应用到发电、钢铁、水泥、垃圾焚烧炉等燃煤锅炉高温烟气除尘过滤上。其性价比高，除尘效果良好，是较为理想的耐热和耐腐蚀材料。然而聚苯硫醚纤维也有着不可忽视的缺陷，相比于其他耐高温纤维，其耐热氧化性能较差，在高温下容易发生氧化反应，使得聚苯硫醚纤维颜色发黄，强度降低等，大大降低了其产品的使用寿命。聚苯硫醚纤维容易被氧化的原因归根结底是由它的分子结构决定的。在聚苯硫醚的分子结构中，C-S键是聚苯硫醚大分子中最薄弱的环节。分子结构中的硫由于其最外层电子的不稳定性，容易失去电子而与氧结合，从而发生氧化导致降解。目前，国内外关于提高聚苯硫醚纤维抗热氧化性的研究不多，改进方法主要包括两种，一种是向聚苯硫醚中添加一种抗氧剂或者多种抗氧剂，利用抗氧剂之间的协同效应来改善聚苯硫醚的抗热氧化性，如公开号为CN102560734B的专利，此专利在聚苯硫醚原粉中添加一种或两种链终止型抗氧剂来提高其抗热氧化性，但是由于传统抗氧剂相对分子质量小，存在着热稳定性差，易迁移及耐抽提性差等缺点，这些缺点会导致材料力学性能的大幅下降和使用寿命的明显缩短。另一种则是将无机纳米材料与有机抗氧剂结合起来，组成复合抗氧化改性剂添加到聚苯硫醚材料中，来改善聚苯硫醚的热氧化稳定性，这也是近年来研究的主要趋势，如公开号为CN102560718B的专利，此专利将抗氧剂和无机填料粒子等制成PPS纤维表面处理液，采用浸渍或喷涂的方式在聚苯硫醚纤维表面进行涂覆，干燥至恒重，得到抗氧化聚苯硫醚纤维，但此法制得的纤维的抗氧化性能的稳定性值得商榷，物理的涂覆作用无法使复合抗氧剂稳定地固定在材料的结构内部或表面。因此，需要开发新的改性填料，赋予聚苯硫醚纤维更高的抗热氧化性。
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具有更高的抗热氧化性的聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维及其制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维，其特征在于，包括聚苯硫醚(PPS)树脂98.5-99.5wt％和改性埃洛石纳米管0.5-1.5wt％。优选地，所述的改性埃洛石纳米管的纯度高于99.5％，长度为500-1000nm，长径比为8.8-9.7。优选地，所述的改性埃洛石纳米管具有大内腔结构，管内径为23.6-38.5nm，Si/A1质量比为1.33-6.27。优选地，所述的改性埃洛石纳米管的表面涂覆了一层粗糙致密的二氧化硅层，层面上的纳米二氧化硅颗粒直径为5-20nm，表面羟基含量为1.5-3OH/nm2。本专利技术还提供了上述的聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：将埃洛石纳米管和硫酸溶液加入到三口烧瓶中，在50-80℃下搅拌反应后，离心处理，将所得固体洗涤至其中性，然后离心并干燥，得到酸浸刻蚀的埃洛石纳米管；步骤2：将去离子水，无水乙醇以及步骤1中制备的酸浸刻蚀的埃洛石纳米管置于容器中，超声分散，然后加入催化剂，搅拌，再加入硅源，搅拌反应，反应结束后，通过离心获得产物，洗涤，离心并干燥，得到改性后的埃洛石纳米管；步骤3：将改性后的埃洛石纳米管与聚苯硫醚挤出造粒，进行熔融纺丝制得聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维。优选地，所述的步骤1中的离心处理为以转速5000r/min离心5min。优选地，所述的步骤1中的干燥为在80℃烘箱中干燥24h。优选地，所述的步骤2中的加入催化剂之后搅拌的时间为30-60min，加入硅源后搅拌时间为6-10h。优选地，所述的去离子水与无水乙醇的比例为1-3∶1。优选地，所述的催化剂为氨水，其用量为体系的0.2-2％，硅源为正硅酸乙酯，其用量为体系的0.1-1％。优选地，所述的步骤2中的搅拌速度为100-500r/min。优选地，所述的步骤3中的熔融纺丝工艺的纺丝温度为325℃，纺丝速度为600m/min，经过二次牵伸，牵伸总倍数为3.8倍，制得聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术首先将埃洛石纳米管利用化学方法进行改性，改性后的埃洛石纳米管与普通埃洛石纳米管相比，表面涂覆了一层粗糙致密的二氧化硅层，其中层面上的纳米二氧化硅颗粒直径为5-20nm，羟基含量显著提高，且具有更大的管腔内径(23.6-38.5nm)。再将改性后的埃洛石纳米管与聚苯硫醚烘干混合后，进行熔融纺丝即得。本专利技术制备出的聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维具有较优的断裂强度和抗热氧化能力；断裂强度为3.02-3.95cN/dtex。在230℃高温下处理72h后，仍具有较高的力学性能保持率，达到73.4-92.3％。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1一种聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维，由聚苯硫醚PPS树脂99.5wt％和改性埃洛石纳米管0.5wt％组成。所述的聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维的制备方法为：(1)将5g埃洛石纳米管(郑州金阳光陶瓷有限公司，管径60-80NM，长度600-1000nm)和400mL2mol/L硫酸溶液加入到三口烧瓶中，在50℃下持续进行机械搅拌反应48h后停止反应，将反应后得到的产物进行以转速5000r/min离心处理5min，用去离子水反复洗涤离心所得的固体物质，直至其水溶液中的pH呈中性，然后离心并放置于80℃烘箱中干燥24h，干燥完毕后将样品保存于干燥器中，得到酸浸刻蚀的埃洛石纳米管。(2)将100ml去离子水，140ml无水乙醇以及0.5g步骤(1)中制备的酸浸刻蚀的埃洛石纳米管置于500ml三颈烧瓶中，超声分散30min，然后加入2g浓度为25％的氨水，此时体系pH值为11，随后在25℃下进行以转速300r/min机械搅拌30min后，再加入0.6g的正硅酸乙酯，以转速300r/min机械搅拌下反应6h，反应结束后，通过离心获得产物，用乙醇和水分别洗涤3次，然后离心并将产物置于鼓风烘箱中90℃烘干24h，然后于真空烘箱中90℃放置12h，之后置于干燥器中存储，得到改性后的埃洛石纳米管。所述的改性埃洛石纳米管的纯度为99.5％，长度为600-1000nm，长径比为9.0-9.5。所述的改性埃洛石纳米管具有大内腔结构，管内径为23.6-25.4nm，Si/Al质量比为1.33-2.25。所述的改性埃洛石纳米管的表面涂覆了一层粗糙致密的二氧化硅层，层面上的纳米二氧化硅颗粒直径为5-10nm，表面羟基含量为1.5-2.0OH/nm2。(3)然后将干燥的改性埃洛石纳米管与聚苯硫醚切片(聚苯本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维，其特征在于，包括聚苯硫醚PPS树脂98.5‑99.5wt％和改性埃洛石纳米管0.5‑1.5wt％。
【技术特征摘要】
1.一种聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维，其特征在于，包括聚苯硫醚PPS树脂98.5-99.5wt％和改性埃洛石纳米管0.5-1.5wt％。2.如权利要求1所述的聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维，其特征在于，所述的改性埃洛石纳米管的纯度高于99.5％，长度为500-1000nm，长径比为8.8-9.7。3.如权利要求1所述的聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维，其特征在于，所述的改性埃洛石纳米管具有大内腔结构，管内径为23.6-38.5nm，Si/Al质量比为1.33-6.27。4.如权利要求1所述的聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维，其特征在于，所述的改性埃洛石纳米管的表面涂覆了一层粗糙致密的二氧化硅层，层面上的纳米二氧化硅颗粒直径为5-20nm，表面羟基含量为1.5-3OH/nm2。5.权利要求1-4中任一项所述的聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：将埃洛石纳米管和硫酸溶液加入到三口烧瓶中，在50-80℃下搅拌反应后，离心处理，将所得固体洗涤至其中性，然后离心并干燥，得到酸浸刻蚀的埃洛石纳米管；步骤2：将去离子水，无水乙醇以及步骤1中制备的酸浸刻蚀的埃洛石纳米管置于容器中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱美芳，邱天，胡泽旭，王浩，樊海彬，
申请(专利权)人：东华大学，苏州金泉新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31
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