【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纤维制备，尤其涉及一种杂化间位芳纶的制备方法。
技术介绍
1、间位芳纶纤维是一种人工合成的高新技术特种纤维，具有高强度、高模量、耐化学腐蚀、质轻等优异性能，其断裂强度高于普通的涤纶、棉、尼龙等，较大的断裂伸长率能提供良好的手感，耐高温不易分解，具有良好的绝缘性和抗老化性能，使用周期长。碳纳米管分为单壁和多壁两种结构，多壁碳纳米管在结构上又层层管壁排列，管壁容易形成空洞和缺陷，单壁碳纳米管管壁只有一层，具备更大的比表面积，极高的电导率和热导率。
2、碳纳米管杂化芳纶纤维主要是通过碳纳米管与高分子复合，通过纤维微结构的设计结合纺丝成形工艺最终制备出一种具有电磁波吸收和损耗功能的纤维材料，碳纳米管凭借自己独特的大比表面积，能使其具备优异的吸波、导电能力，实现对雷达波的电磁隐身的功能。此外，由于碳纳米管的加入还赋予了纤维良好的抗菌性、远红外发射性等，是一种高附加值的尖端产品，在未来军工航天、重工业、医疗、民用防护等领域都有广泛的应用前景。
3、中国专利技术专利cn 114197075a公开了一种碳纳米管芳纶沉析纤维的制备方法及碳纳米管芳纶沉析纤维，所述制备的碳纳米管纤维的方法是直接通过原位聚合将碳纳米管与芳纶结合，方法简单，但是碳纳米管未进行功能化改性，直接参与聚合，制备得到的芳纶纸吸波性能提升有限，树脂分子量会偏低，无法获得很高的表观粘度。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种杂化间位芳纶的制备方法，制备得到的芳纶纤维力
2、为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案如下：
3、本专利技术提供一种杂化间位芳纶的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、将单壁碳纳米管表面连接活性基团，得到功能化碳纳米管；
5、s2、将四氧化三铁纳米颗粒分散于乙醇溶液中，升温搅拌后加入氨基化试剂，升温反应后收集固体产物，反复冲洗得到fe3o4-nh2；
6、s3、将步骤s1得到的功能化碳纳米管与步骤s2中得到的fe3o4-nh2溶于间苯二胺溶液中，搅拌均匀后，分批次加入间苯二甲酰氯进行预聚反应，然后利用所螺杆挤出装置进一步缩聚得到间位芳纶树脂；
7、s4、将步骤s3得到的间位芳纶树脂依次经过挤出、凝固、塑化拉伸、水洗、滚筒加热、高温拉伸、高温定型和上油收卷后得到杂化间位芳纶。
8、本专利技术中，对单壁碳纳米管表面进行修饰，连接活性基团，得到得到具有电阻型损耗功能的功能化碳纳米管，然后将功能化碳纳米管和铁氧化物fe3o4-nh2与间苯二胺和间苯二甲酰氯发生原位聚合制备成芳纶树脂，利用功能化碳纳米管和铁氧化物fe3o4-nh2的引入发挥出电阻型损耗和磁损耗的协同作用，提高了芳纶纸的吸波效果，与在芳纶纤维中以共混的形式加入的功能化碳纳米管和铁氧化物fe3o4-nh2相比，采用共聚合的方式结合更牢固，分散更均匀。同时本专利技术中将功能化碳纳米管和铁氧化物fe3o4-nh2与间苯二胺和间苯二甲酰氯发生原位聚合制备成芳纶树脂，制备得到的芳纶纤维大大提高了力学性能。
9、作为一种可选的实施方式，在本专利技术提供的制备方法中，步骤s1中，所述功能化碳纳米管包括酰氯化碳纳米管和氨基化碳纳米管。
10、在本专利技术中，引入酰氯化碳纳米管和氨基化碳纳米管，在芳纶纤维中发挥电阻型损耗的作用，增加芳纶纸的吸波性能。
11、作为一种可选的实施方式，在本专利技术提供的制备方法中，步骤s1中，所述氨基化碳纳米管为将碳纳米管直接进行氨基化处理得到的碳纳米管或将酰氯化碳纳米管进行氨基化处理得到的碳纳米管。
12、作为一种可选的实施方式，在本专利技术提供的制备方法中，步骤s3中，功能化碳纳米管的添加量是间位芳纶树脂固含量的0.5～2％。
13、本专利技术中控制功能化碳纳米管的添加量是间位芳纶树脂固含量的0.5～2％，含量过低，芳纶纸吸波性能差，达不到显著提高纤维力学性能的效果；含量过高会降低纤维的可纺性。
14、作为一种可选的实施方式，在本专利技术提供的制备方法中，所述功能化碳纳米管中酰氯化碳纳米管和氨基化碳纳米管的添加质量比1:9～9:1。
15、作为一种可选的实施方式，在本专利技术提供的制备方法中，步骤s3中，fe3o4-nh2的添加量为是间位芳纶树脂固含量的0.1～2％。
16、在本专利技术中控制fe3o4-nh2的添加量为是间位芳纶树脂固含量的0.1～2％，含量过低，芳纶纸吸波性能差，达不到显著提高纤维力学性能的效果；含量过高会降低纤维的可纺性。
17、作为一种可选的实施方式，在本专利技术提供的制备方法中，步骤s3中，功能化碳纳米管的添加量大于fe3o4-nh2的添加量。
18、在本专利技术中同时控制功能性碳纳米管的含量大于fe3o4-nh2的含量，可以有效增强芳纶纤维的强度。
19、作为一种可选的实施方式，在本专利技术提供的制备方法中，步骤s3中，所述缩聚反应在双螺杆挤出装置中进行，所述双螺杆挤出装置的转速为50-500r/min。
20、在本专利技术的制备过程中，间苯二胺和间苯二甲酰氯在反应釜预聚形成低分子量聚合物，后期利用双螺杆反应装置特有的传质、传热作用和连续聚合的特点，在螺杆的剪切作用下，反应器中的反应界面不断刷新，缩聚反应得以充分进行，缩短了反应时间，提高聚合效率，制备出高分子量和高表观粘度的树脂溶液，解决了碳基杂化间位芳纶纤维树脂分子量偏低的问题。
21、作为一种可选的实施方式，在本专利技术提供的制备方法中，得到的杂化芳纶的纤维断裂强度大于5.0cn/dtex，拉伸模量大于94cn/dtex，利用杂化芳纶制备得到的芳纶热压纸的表面电阻率小于2.2×10-2ω。
22、作为一种可选的实施方式，在本专利技术提供的制备方法中，酰氯化碳纳米管的制备方法如下：将单壁碳纳米管加入浓盐酸超声除去杂质后离心，然后加入稀释的浓硝酸静置12小时，离心，用超纯水洗涤后再离心，烘干，得到羧基化碳纳米管，将烘干后的羧基化碳纳米管加入三颈烧瓶中，加入n，n-二甲基甲酰胺(dmf)，之后加入二氯亚砜，冷凝回流，油浴锅中进行反应，130℃蒸4小时尾气到碱溶液(保证无水)中，得到酰氯化碳纳米管。
23、进一步地，浓盐酸的浸泡时间为0.5-2h，浓硝酸稀释倍数为0.5-2倍。
24、进一步地，羧基化碳纳米管和二氯亚砜质量比1:2～1:10，油浴65～85℃，回流12-30h。
25、作为一种可选的实施方式，在本专利技术提供的制备方法中，步骤s1中，酰氯化碳纳米管进行氨基化处理过程如下：将酰氯化碳纳米管与乙二胺搅拌均匀，体系升温到100～120℃反应40～48h，在氮气保护下，冷却后减压蒸馏除去乙二胺并用丙酮清洗，产物真空干燥即得氨基化碳纳米管。
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1.一种杂化间位芳纶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的杂化间位芳纶的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述功能化碳纳米管包括酰氯化碳纳米管和氨基化碳纳米管。
3.根据权利要求2所述的杂化间位芳纶的制备方法，其特征在于，所述氨基化碳纳米管为将碳纳米管直接进行氨基化处理得到的碳纳米管或将酰氯化碳纳米管进行氨基化处理得到的碳纳米管。
4.根据权利要求1所述的杂化间位芳纶的制备方法，其特征在于，步骤S3中，功能化碳纳米管的添加量是间位芳纶树脂固含量的0.5～2％，Fe3O4-NH2的添加量为间位芳纶树脂固含量的0.1～2％。
5.根据权利要求4所述的杂化间位芳纶的制备方法，其特征在于，功能化碳纳米管的添加量是间位芳纶树脂固含量的0.8～1.58％。
6.根据权利要求4所述的杂化间位芳纶的制备方法，其特征在于，Fe3O4-NH2的添加量为间位芳纶树脂固含量的0.2～0.32％。
7.根据权利要求2所述的杂化间位芳纶的制备方法，其特征在于，所述功能化碳纳米管中酰氯化碳纳米管和氨基化碳纳米管的
8.根据权利要求1所述的杂化间位芳纶的制备方法，其特征在于，步骤S3中，功能化碳纳米管的添加量大于Fe3O4-NH2的添加量。
9.根据权利要求1所述的杂化间位芳纶的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述缩聚反应在双螺杆挤出装置中进行，所述双螺杆挤出装置的转速为50-500r/min。
10.根据权利要求1所述的杂化间位芳纶的制备方法，其特征在于，得到的杂化芳纶的纤维断裂强度大于5.0cN/dtex，拉伸模量大于94cN/dtex，利用杂化芳纶制备得到的芳纶热压纸的表面电阻率小于2.2×10-2Ω。
...【技术特征摘要】
1.一种杂化间位芳纶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的杂化间位芳纶的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述功能化碳纳米管包括酰氯化碳纳米管和氨基化碳纳米管。
3.根据权利要求2所述的杂化间位芳纶的制备方法，其特征在于，所述氨基化碳纳米管为将碳纳米管直接进行氨基化处理得到的碳纳米管或将酰氯化碳纳米管进行氨基化处理得到的碳纳米管。
4.根据权利要求1所述的杂化间位芳纶的制备方法，其特征在于，步骤s3中，功能化碳纳米管的添加量是间位芳纶树脂固含量的0.5～2％，fe3o4-nh2的添加量为间位芳纶树脂固含量的0.1～2％。
5.根据权利要求4所述的杂化间位芳纶的制备方法，其特征在于，功能化碳纳米管的添加量是间位芳纶树脂固含量的0.8～1.58％。
6.根据权利要求4所述的杂化间位芳纶的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹凯凯，吴忠桓，杨佑，杨军，张志军，伍威，李忠良，刘玉峰，袁锋，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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