【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氧化石墨烯增强的高强度杂环芳纶纤维的制备方法，通过在杂环芳纶聚合物的纺丝液中添加微量氧化石墨烯，提升杂环芳纶的力学性能。
技术介绍
1、芳纶纤维主要包括全芳香族聚酰胺纤维和杂环芳香族聚酰胺纤维两种，可分为邻位芳纶、对位芳纶(ppta)和间位芳纶(pmta)三种。其中，杂环芳香族聚酰胺纤维简称杂环芳纶或芳纶ⅲ，是一种高性能有机纤维，具有高强度、高模量的特性，并兼具有优良的耐热性能、耐蠕变性能和介电性能。
2、目前，杂环芳纶力学性能的提升主要是在现有杂环芳纶分子结构的基础上通过引入其它的改性单体进行四元共聚改性，这种方法的机理在于选用含有极性侧基的二胺类单体，如2-氯对苯二胺、2,5-二氨基苯甲腈等，极性基团的引入大幅提高了杂环芳纶的复合性能，从而提高其浸胶后的使用强度。但是极性侧基的引入降低了杂环芳纶的热稳定性能，限制了其在部分领域的应用。
3、石墨烯是目前已知最薄、强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性以及非常好的热传导性能。通过将石墨烯引入到杂环芳纶，将使其力学性能、热性能更优异，满足不同领域的应用要求。但是，将氧化石墨烯直接引入到杂环芳纶聚合物溶液中，这种共混方式一般局限于物理共混，一方面往往无法实现高浓度掺杂，另一方面不能有效提升其性能。而将氧化石墨烯或氨基化石墨烯是作为单体添加到杂环芳纶的聚合反应液中，反应不易控制，将最终影响杂环芳纶纤维力学性能的稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术针对
技术介绍
中的问题，提供一种高强杂环芳纶纤维
2、具体的，本专利技术采用如下技术方案：一种芳纶纤维的制备方法，包括如下步骤：
3、(1)将尺寸为2-5um的单层氧化石墨烯分散在二甲基乙酰胺溶液中，加入杂环对位芳纶聚合物的二甲基乙酰胺溶液，调节固含量，均匀搅拌后获得杂环芳纶固含量为2wt％，氧化石墨烯占芳纶质量的比例为的纺丝液；该步骤中，采用含有杂环的对位芳纶，使芳纶的分子的柔性和极性得到增强，从而可以溶解于dmac极性溶剂中；氧化石墨烯中的含氧官能团，提升了石墨烯的极性，使氧化石墨烯也可以溶于dmac极性溶剂中。由于二者的溶剂相同，为他们的共混提供了条件。氧化石墨烯需单层，若多层会降低芳纶分子间的紧密度，氧化石墨烯尺寸在2-5um左右最为合适，这与杂环对位芳纶分子的尺寸相适应，比如钢筋增强水泥板，水泥粒径10um左右，钢筋的最合适的直径为10-30mm；芳纶分子直径在2nm左右，go合适的尺寸在2-5um。尺寸太大，连接的芳纶分子链太多，润滑和固定作用将减弱。
4、(2)纺丝液经脱泡处理后进行纺丝。纺丝时聚合物溶液经孔径为0.4-1.0mm的喷丝管喷入凝固浴形成初生纤维，所述凝固浴为体积分数为30％-40％的醇水溶液；所述醇为甲醇、乙醇、丙醇、仲丁醇、异丁醇中的一种或多种；该步骤中，30％-40％的醇水溶液与步骤1配制的芳纶溶液的密度相当或略大于芳纶溶液密度，从而确保初生纤维保持较好的状态并以最小的力被牵引出凝固浴，为后续的高强度打下基础。
5、(3)初生纤维进入拉伸浴，拉伸浴为去离子水，拉伸比率为2.1-2.4倍；
6、(4)水洗、烘干后，在340-440℃空气氛围下热处理1-20分钟，得到高强芳纶纤维。该步骤中，经过高温热处理后go与周边的芳纶分子紧密结合而结晶，由于go单层且尺寸小，虽然占比少，但数量多，从而使大量的无定型区存在结晶，提高了纤维的结晶度和无定型区的连接点。
7、在本申请中的某些实施例中，所述杂环对位芳纶聚合物是指聚对苯并咪唑对苯二甲酰胺，尤其是指含2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑的聚对苯二甲酰对苯二胺。
8、在本申请中的某些实施例中，步骤1中，氧化石墨烯的二甲基乙酰胺溶液中，氧化石墨烯的质量分数为
9、在本申请中的某些实施例中，步骤4中，水洗采用70℃的去离子水进行清洗。
10、在本申请中的某些实施例中，步骤4中，先在80℃空气氛围下烘干40min，然后在150℃空气氛围下烘干30min。
11、本专利技术所述的单层氧化石墨烯，是指单层率大于99.5％的氧化石墨烯原料。
12、与现有技术相比，本专利技术的进步如下：
13、本专利技术通过单层氧化石墨烯的物理掺杂，在高温过程中实现了化学诱导，对于芳纶纤维的改性产生了质变，断裂强度可达6.28gpa，弹性模量达120gpa，断裂伸长率为5.5％，纤维力学性能更稳定。另外，本专利技术制备过程更易控制，成本更低。
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1.一种单层氧化石墨烯增强的高强高韧杂环芳纶纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述杂环对位芳纶聚合物为含2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑的聚对苯二甲酰对苯二胺。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，氧化石墨烯的二甲基乙酰胺溶液中，氧化石墨烯的质量分数为
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4中，水洗采用70℃的去离子水进行清洗。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4中，先在80℃空气氛围下烘干40min，然后在150℃空气氛围下烘干30min。
6.如权利要求1所述方法制备得到的高强芳纶纤维。
【技术特征摘要】
1.一种单层氧化石墨烯增强的高强高韧杂环芳纶纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述杂环对位芳纶聚合物为含2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑的聚对苯二甲酰对苯二胺。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，氧化石墨烯的二甲基乙酰胺溶液中，...
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