一种氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维的制备方法技术

本发明专利技术提供一种氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维的制备方法，包括以下步骤：将N,N’‑二环己基碳二亚胺和4‑二甲氨基吡啶加入二甲基亚砜溶液中，加入氧化碳纳米管粉末，分散得到氧化碳纳米管溶液；将氧化碳纳米管溶液滴加入聚乙烯醇溶液中，室温搅拌，洗涤过滤，烘干，得到聚乙烯醇改性的氧化碳纳米管；将聚乙烯醇改性的氧化碳纳米管加入到聚乙烯醇溶液中，搅拌均匀，滴加戊二醛交联剂，升温搅拌反应，静置脱泡，得到纺丝液，经湿法纺丝，得到氧化碳纳米管/聚乙烯醇初生纤维；将氧化碳纳米管/聚乙烯醇初生纤维表面附着氧化碳纳米管溶液，预烘干后，置于甲醇溶液中充分凝固，热拉伸后处理，得到氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维的制备方法
本专利技术属于纺织材料
，具体涉及一种氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维的制备方法。
技术介绍
形状记忆聚合物是一种在一定条件下能发生形变并保持临时形状，而在温度、湿度、光、电和磁等合适外界刺激下，由临时形状恢复到记忆的原始形状，且具有可逆变化的聚合物。形状记忆聚合物与形状记忆合金和陶瓷材料相比，可恢复形变量大，最大可恢复形变量超过400％，但是模量和强度等力学性较差，因此，限制了形状记忆聚合物的应用范围。在纺织领域，将形状记忆聚合物经纺丝制备成形状记忆纤维植物或者对传统纺织品进行后整理，赋予织物纺织品具有良好的温度响应性，以保证织物尺寸的稳定性。聚乙烯醇是一种易于加工具有良好生物相容性的高分子材料，聚乙烯醇高分子链上存在大量羟基，所形成的氢键与聚乙烯醇结构的部分结晶区域经化学交联或者物理结晶作为固定相，聚乙烯醇中的无定形相作为可逆区，而且通过添加交联剂，可提高聚乙烯醇形状记忆纤维的强度。中国专利技术专利(CN1253618C)公开的一种热敏形状记忆纤维及其制备方法，将十八醇熔融后加入阻聚剂对苯二酚和引发剂对甲基苯磺酸，加热搅拌均匀，控温在80-100℃，反应5-8小时；洗涤将丙烯酸十八酯蜡状固体粗产品析出，再结晶提纯后可制得精致的丙烯酸十八酯。将丙烯酸十八酯先用乙醇溶解，然后加热至50-70℃，通入氮气，待丙烯酸十八酯完全溶解后，加入丙烯酸和引发剂偶氮二异丁腈，再通氮气，放入烘箱，可合成质量比F＝0.6-0.8的丙烯酸十八酯与丙烯酸的共聚物。然后将共聚物加入到浓度为99％的二甲基亚砜中溶解，再加入聚乙烯醇和水，溶胀达到平衡后，加入交联剂己二酰二肼，将混合液加入纺丝机的聚合釜中，在75-115℃下溶解搅拌，再在80-90℃下抽真空脱泡保温，用温控在18-20℃，循环量30kg/千克干纤维的乙醇溶液作凝固浴，纺丝原液温度控制在85-90℃下进行纺丝。该方法将丙烯酸十八酯和丙烯酸的共聚物经交联后与聚乙烯醇制备成形状回复特性更好、尺寸稳定性更好、力学性能和弹性模量更加的功能纤维。本专利技术将碳纳米管等碳材料加入到聚乙烯醇形状记忆纤维中，以制备得到力学性能更佳的功能纤维。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维的制备方法，本专利技术将聚乙烯醇改性的氧化碳纳米管作为功能材料加入得到聚乙烯醇纤维的内部和表面，制备得到力学性能优异的形状记忆纤维。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)碳纳米管经煅烧纯化后，加入浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中，加热搅拌和超声处理，稀释，离心，洗涤，烘干，得到氧化碳纳米管粉末；(2)将聚乙烯醇加入二甲基亚砜溶液中，加热搅拌溶解，得到聚乙烯醇溶液；(3)将N,N’-二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶加入二甲基亚砜溶液中，搅拌均匀，加入步骤(1)制备的氧化碳纳米管粉末，分散均匀，得到氧化碳纳米管溶液；(4)将步骤(3)制备的氧化碳纳米管溶液滴加入步骤(2)制备的聚乙烯醇溶液中，室温下搅拌反应，经甲醇洗涤过滤，去除未反应的聚乙烯醇，烘干，得到聚乙烯醇改性的氧化碳纳米管；(5)将步骤(4)制备的聚乙烯醇改性的氧化碳纳米管加入到步骤(2)制备的聚乙烯醇溶液中，搅拌均匀，滴加戊二醛交联剂，升温搅拌反应，静置脱泡，得到氧化碳纳米管/聚乙烯醇纺丝液；(6)将步骤(5)制备的氧化碳纳米管/聚乙烯醇纺丝液置于湿法纺丝装置中，加热加压挤出，经凝固浴凝固，得到氧化碳纳米管/聚乙烯醇初生纤维；(7)将步骤(6)制备的氧化碳纳米管/聚乙烯醇初生纤维表面附着步骤(3)制备的氧化碳纳米管溶液，预烘干后，置于甲醇溶液中充分凝固，热拉伸后处理，得到氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，煅烧纯化的温度为350-400℃，时间为30-60min。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中浓硫酸和浓硝酸的体积比为3:1。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇的浓度为20-25wt％。作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，N,N’-二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶和二甲基亚砜溶液的质量比为6-7:1:85-100。作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，氧化碳纳米管溶液中氧化碳纳米管的含量为2-3wt％。作为上述技术方案的优选，所述步骤(5)中，聚乙烯醇改性的氧化碳纳米管、聚乙烯醇溶液和戊二醛交联剂的质量比为1-5：100:0.5-1。作为上述技术方案的优选，所述步骤(5)中，升温搅拌的温度为80-90℃，时间为1-3h。作为上述技术方案的优选，所述步骤(6)中，加热加压挤出的温度为60-65℃，压力为0.2-0.3MPa，挤出的纺丝孔内径为0.5mm。作为上述技术方案的优选，所述步骤(6)中，热拉伸的拉伸比为4-6。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术制备的氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维中主要原料为聚乙烯醇，选用聚乙烯醇改性氧化碳纳米管作为功能材料，将聚乙烯醇改性氧化碳纳米管加入到聚乙烯醇纤维的内部，使聚乙烯醇中的羟基与氧化碳纳米管中的含氧基团形成氢键作用，提高聚乙烯醇纤维内部的结合力，再将聚乙烯醇改性氧化碳纳米管附着于聚乙烯醇纤维表面，通过凝固和热拉伸作用，将聚乙烯醇中的羟基与氧化碳纳米管中的含氧基团形成氢键作用的同时，促使聚乙烯醇改性氧化碳纳米管在聚乙烯醇纤维表面规整排布，进一步提高聚乙烯醇纤维的强度，提高形状记忆纤维的回复力。(2)本专利技术的制备方法简单，通过对现有聚乙烯醇湿法纺丝工艺进行优化，以制备得到高回复力和高强度的氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维，提高了氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维的应用范围。具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1：(1)碳纳米管在350℃下煅烧纯化30min后，加入体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中，在100℃下，以200r/min的速率加热搅拌60min，在200W下超声处理1h，稀释，离心，洗涤，烘干，得到氧化碳纳米管粉末。(2)将聚乙烯醇加入二甲基亚砜溶液中，在90℃下加热搅拌溶解，得到含量为20wt％的聚乙烯醇溶液。(3)按照N,N’-二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶和二甲基亚砜溶液的质量比为6:1:85，将N,N’-二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶加入二甲基亚砜溶液中，搅拌均匀，加入氧化碳纳米管粉末，分散均匀，得到氧化碳纳米管溶液，其中，氧化碳纳米管溶液中氧化碳纳米管的含量为2wt％。(4)将氧化碳纳米管溶液滴加入聚乙烯醇溶液中，室温下搅拌反应，经甲醇洗涤过滤，去除未反应的聚乙烯醇，烘干，得到聚乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)碳纳米管经煅烧纯化后，加入浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中，加热搅拌和超声处理，稀释，离心，洗涤，烘干，得到氧化碳纳米管粉末；/n(2)将聚乙烯醇加入二甲基亚砜溶液中，加热搅拌溶解，得到聚乙烯醇溶液；/n(3)将N,N’-二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶加入二甲基亚砜溶液中，搅拌均匀，加入步骤(1)制备的氧化碳纳米管粉末，分散均匀，得到氧化碳纳米管溶液；/n(4)将步骤(3)制备的氧化碳纳米管溶液滴加入步骤(2)制备的聚乙烯醇溶液中，室温下搅拌反应，经甲醇洗涤过滤，去除未反应的聚乙烯醇，烘干，得到聚乙烯醇改性的氧化碳纳米管；/n(5)将步骤(4)制备的聚乙烯醇改性的氧化碳纳米管加入到步骤(2)制备的聚乙烯醇溶液中，搅拌均匀，滴加戊二醛交联剂，升温搅拌反应，静置脱泡，得到氧化碳纳米管/聚乙烯醇纺丝液；/n(6)将步骤(5)制备的氧化碳纳米管/聚乙烯醇纺丝液置于湿法纺丝装置中，加热加压挤出，经凝固浴凝固，得到氧化碳纳米管/聚乙烯醇初生纤维；/n(7)将步骤(6)制备的氧化碳纳米管/聚乙烯醇初生纤维表面附着步骤(3)制备的氧化碳纳米管溶液，预烘干后，置于甲醇溶液中充分凝固，热拉伸后处理，得到氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维。/n...

【技术特征摘要】
1.一种氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)碳纳米管经煅烧纯化后，加入浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中，加热搅拌和超声处理，稀释，离心，洗涤，烘干，得到氧化碳纳米管粉末；
(2)将聚乙烯醇加入二甲基亚砜溶液中，加热搅拌溶解，得到聚乙烯醇溶液；
(3)将N,N’-二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶加入二甲基亚砜溶液中，搅拌均匀，加入步骤(1)制备的氧化碳纳米管粉末，分散均匀，得到氧化碳纳米管溶液；
(4)将步骤(3)制备的氧化碳纳米管溶液滴加入步骤(2)制备的聚乙烯醇溶液中，室温下搅拌反应，经甲醇洗涤过滤，去除未反应的聚乙烯醇，烘干，得到聚乙烯醇改性的氧化碳纳米管；
(5)将步骤(4)制备的聚乙烯醇改性的氧化碳纳米管加入到步骤(2)制备的聚乙烯醇溶液中，搅拌均匀，滴加戊二醛交联剂，升温搅拌反应，静置脱泡，得到氧化碳纳米管/聚乙烯醇纺丝液；
(6)将步骤(5)制备的氧化碳纳米管/聚乙烯醇纺丝液置于湿法纺丝装置中，加热加压挤出，经凝固浴凝固，得到氧化碳纳米管/聚乙烯醇初生纤维；
(7)将步骤(6)制备的氧化碳纳米管/聚乙烯醇初生纤维表面附着步骤(3)制备的氧化碳纳米管溶液，预烘干后，置于甲醇溶液中充分凝固，热拉伸后处理，得到氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维。


2.根据权利要求1所述的一种氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，煅烧纯化的温度为350-400℃，时间为30-60min。


3.根据权利要求1所述的一种氧化碳纳米管改性聚乙烯醇形状记忆纤维的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：高志英，
申请(专利权)人：武汉智达纺织科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42