一种导电聚丙烯纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导电聚丙烯纤维的制备方法，属于高分子导电材料技术领域。按重量份数计，依次称取：40～50份聚丙烯母粒，10～15份改性尼龙6，5～8份氧化石墨烯，10～12份改性膨润土，3～5份偶联剂，4～6份分散剂和2～4份二环己基碳亚二胺；将聚丙烯母粒与改性尼龙6混合，并加入氧化石墨烯，改性膨润土，偶联剂，分散剂和二环己基碳亚二胺，搅拌混合后，挤出，喷丝，即得导电聚丙烯纤维。本发明专利技术技术方案制备的导电聚丙烯纤维具有优异的力学性能和导电性能的特点，在高分子导电材料技术行业的发展中具有广阔的前景。

【技术实现步骤摘要】
一种导电聚丙烯纤维的制备方法
本专利技术公开了一种导电聚丙烯纤维的制备方法，属于高分子导电材料

技术介绍
导电纤维是通过电子传导和电晕放电而消除静电的功能性纤维。导电纤维在任何情况下都可在极短的时间内消除静电。另外，由导电纤维制成的导电织物，还具有优异的导电、导热、屏蔽、吸收电磁波等功能，广泛应用于电子、电力行业的导电网、导电工作服医疗行业的电热服、电面、电热绷带航空、航天、精密电子行业的电磁屏蔽罩等方面。高分子材料通常被认为是绝缘体，上世纪70年代聚乙炔导电材料的产生打破了传统的观念，以后相继产生了聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等高分子导电物质，对高分子材料的导电性能研究也越来越多。利用导电高聚物制备导电纤维的主要方法有两种。1.导电高分子材料的直接纺丝法直接纺丝法：一般采用湿法纺丝，如将聚苯胺配成浓溶液在一定的凝固浴中拉伸纺丝。这里聚苯胺的制备是苯胺在酸性介质下，用氧化剂，如过硫酸胺，氧化聚合。2.后处理法：后处理法主要是在普通纤维表面进行化学反应，使导电性高分子吸附在纤维表面，使普通纤维具有导电性能。这类导电纤维的制备方法是先将普通纤维在苯胺酸性介质中浸渍，为了使苯胺往纤维内部渗透，可加热或加入纤维的溶胀剂，并加入含铜离子的催化剂，经浸渍后的纤维再浸入到氧化剂溶液中，纤维表面的苯胺能快速聚合，纤维的颜色立即由褐色变成浅绿色，进而变成墨绿色，导电性能亦以墨绿色纤维最好。如果苯胺中不加酸性物质，纤维表面经氧化处理后，颜色为褐色或古铜色，导电能力较差，甚至无导电能力。而传统的导电聚丙烯纤维还存在力学性能和导电性能无法进一步提升的问题，因此，如何改善传统导电聚丙烯纤维的缺点，以求探索研制出具有良好综合性能的导电聚丙烯纤维是待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对传统导电聚丙烯纤维力学性能和导电性能无法进一步提升的缺点，提供了一种导电聚丙烯纤维的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种导电聚丙烯纤维的制备方法，具体制备步骤为：（1）将氧化石墨烯分散液与乙二胺按质量比10：1～15：1混合，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，研磨，得改性石墨烯；（2）将改性石墨烯与水按质量比1：100～1：180混合，超声分散，得改性石墨烯分散液，将改性石墨烯分散液与有机膨润土按质量比10：1～12：1混合，于微波条件下，振荡反应后，过滤，干燥，研磨，得改性膨润土；（3）将膨胀石墨与己内酰胺按质量比2：1～3：1混合，并加入膨胀石墨质量10～15倍的N，N-二甲基甲酰胺，膨胀石墨质量质量0.1～0.2倍的引发剂和膨胀石墨质量0.1～0.2倍的催化剂，搅拌反应后，过滤，干燥，得预处理膨胀石墨，将膨胀石墨与尼龙6按质量比1：15～1：20混合，造粒，得改性尼龙6；（4）按重量份数计，依次称取：40～50份聚丙烯母粒，10～15份改性尼龙6，5～8份氧化石墨烯，10～12份改性膨润土，3～5份偶联剂，4～6份分散剂和2～4份二环己基碳亚二胺；将聚丙烯母粒与改性尼龙6混合，并加入氧化石墨烯，改性膨润土，偶联剂，分散剂和二环己基碳亚二胺，搅拌混合后，挤出，喷丝，即得导电聚丙烯纤维。步骤（1）所述氧化石墨烯分散液为将氧化石墨烯与水按质量比1：100～1：200混合，超声分散，得氧化石墨烯分散液。步骤（2）所述有机膨润土为将膨润土与水按质量比1：10～1：15混合，并加入膨润土质量0.1～0.2倍的十六烷基二甲基溴化铵和膨润土质量0.1～0.2倍的己内酰胺，搅拌反应后，过滤，干燥，研磨，得有机膨润土。步骤（3）所述引发剂为过硫酸钾，过硫酸铵或过硫酸钠中任意一种。步骤（3）所述催化剂为质量分数为70～85%的硫酸或二环己基碳二亚胺中任意一种。步骤（4）所述偶联剂为酞酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中任意一种。步骤（4）所述分散剂为分散剂NNO，分散剂MF或分散剂5040中任意一种。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术在制备导电聚丙烯纤维时加入改性膨润土，首先，膨润土在经过改性后，石墨烯进入膨润土的片层结构中，从而在加入产品中后，可使产品的导电性提高，并且，由于改性膨润土中膨润土在与石墨烯复合时，先经过有机插层处理，从而使膨润土在聚丙烯中的分散性提高，进而使产品的导电性提高；其次，改性膨润土中含有的石墨烯表面带有氨基基团，在加入产品中后，可在产品制备过程中与加入氧化石墨烯表面的含氧基团发生反应，从而在产品内部形成导电网络，进而使产品的导电性进一步提高，力学性能提高；（2）本专利技术在制备导电聚丙烯纤维时加入改性尼龙6，一方面，改性尼龙6可在氧化石墨烯的增溶作用下分散于聚丙烯中，并且由于改性尼龙6内部含有均匀分散的膨胀石墨，从而可使膨胀石墨均匀分布于产品之中，进而使产品的导电性进一步提高，另一方面，由于氧化石墨烯使改性尼龙6在聚丙烯中增溶的特性，从而可使改性尼龙6在聚丙烯中形成更多的连续棒状结构，并且与改性膨润土在产品中形成更为丰富的三维网络，使产品的导电性能进一步提高。具体实施方式将膨润土与水按质量比1：10～1：15混合，并向膨润土与水的混合物中加入膨润土质量0.1～0.2倍的十六烷基二甲基溴化铵和膨润土质量0.1～0.2倍的己内酰胺，于温度为50～75℃，转速为300～350r/min的条件下，搅拌反应3～5h后，过滤，得有机膨润土坯料，将有机膨润土坯料于温度为80～90℃的条件下干燥1～2h后，将干燥后的有机膨润土坯料研磨1～2h，得有机膨润土；将氧化石墨烯分散液与乙二胺按质量比10：1～15：1混合，于温度为60～85℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌反应3～4h后，过滤，得改性石墨烯坯料，将改性石墨烯坯料用去离子水洗涤5～10次后，并于温度为80～90℃的条件下干燥50～80min，将干燥后的改性石墨烯坯料研磨50～60min后，得改性石墨烯；将改性石墨烯与水按质量比1：100～1：180混合，于频率为45～55kHz的条件下超声分散30～40min后，得改性石墨烯分散液，将改性石墨烯分散液与有机膨润土按质量比10：1～12：1混合，于频率为100～1000W的微波条件下，振荡反应2～3h后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为55～65℃的条件下干燥2～3h后，并将干燥后的滤饼研磨30～50min，得改性膨润土；将膨胀石墨与己内酰胺按质量比2：1～3：1混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入膨胀石墨质量10～15倍的N，N-二甲基甲酰胺，膨胀石墨质量质量0.1～0.2倍的引发剂和膨胀石墨质量0.1～0.2倍的催化剂，于温度为65～85℃，转速为300～350r/min的条件下，搅拌反应5～8h后，过滤，得预处理膨胀石墨坯料，将预处理膨胀石墨坯料于温度为70～80℃的条件下干燥1～2h后，得预处理膨胀石墨，将膨胀石墨与尼龙6按质量比1：15～1：20混合于双螺杆挤出机中，于温度为150～180℃的条件下挤出造粒，得改性尼龙6；按重量份数计，依次称取：40～50份聚丙烯母粒，10～15份改性尼龙6，5～8份氧化石墨烯，10～12份改性膨润土，3～5份偶联剂，4～6份分散剂和2～4份二环己基碳亚二胺；将聚丙烯母粒与改性尼龙6混合于混料机中，并向混料机中加入氧化石墨烯，改性膨润土，偶联剂，分散剂和二环己基碳亚二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将氧化石墨烯分散液与乙二胺按质量比10：1～15：1混合，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，研磨，得改性石墨烯；（2）将改性石墨烯与水按质量比1：100～1：180混合，超声分散，得改性石墨烯分散液，将改性石墨烯分散液与有机膨润土按质量比10：1～12：1混合，于微波条件下，振荡反应后，过滤，干燥，研磨，得改性膨润土；（3）将膨胀石墨与己内酰胺按质量比2：1～3：1混合，并加入膨胀石墨质量10～15倍的N,N‑二甲基甲酰胺，膨胀石墨质量质量0.1～0.2倍的引发剂和膨胀石墨质量0.1～0.2倍的催化剂，搅拌反应后，过滤，干燥，得预处理膨胀石墨，将膨胀石墨与尼龙6按质量比1：15～1：20混合，造粒，得改性尼龙6；（4）按重量份数计，依次称取：40～50份聚丙烯母粒，10～15份改性尼龙6，5～8份氧化石墨烯，10～12份改性膨润土，3～5份偶联剂，4～6份分散剂和2～4份二环己基碳亚二胺；将聚丙烯母粒与改性尼龙6混合，并加入氧化石墨烯，改性膨润土，偶联剂，分散剂和二环己基碳亚二胺，搅拌混合后，挤出，喷丝，即得导电聚丙烯纤维。

【技术特征摘要】
1.一种导电聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将氧化石墨烯分散液与乙二胺按质量比10：1～15：1混合，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，研磨，得改性石墨烯；（2）将改性石墨烯与水按质量比1：100～1：180混合，超声分散，得改性石墨烯分散液，将改性石墨烯分散液与有机膨润土按质量比10：1～12：1混合，于微波条件下，振荡反应后，过滤，干燥，研磨，得改性膨润土；（3）将膨胀石墨与己内酰胺按质量比2：1～3：1混合，并加入膨胀石墨质量10～15倍的N,N-二甲基甲酰胺，膨胀石墨质量质量0.1～0.2倍的引发剂和膨胀石墨质量0.1～0.2倍的催化剂，搅拌反应后，过滤，干燥，得预处理膨胀石墨，将膨胀石墨与尼龙6按质量比1：15～1：20混合，造粒，得改性尼龙6；（4）按重量份数计，依次称取：40～50份聚丙烯母粒，10～15份改性尼龙6，5～8份氧化石墨烯，10～12份改性膨润土，3～5份偶联剂，4～6份分散剂和2～4份二环己基碳亚二胺；将聚丙烯母粒与改性尼龙6混合，并加入氧化石墨烯，改性膨润土，偶联剂，分散剂和二环己基碳亚二胺，搅拌混合后，挤出，喷丝，即得导电聚丙烯纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：裘友玖，刘侠，宋宇星，
申请(专利权)人：佛山皖和新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44