[发明专利]一种纳米材料改性三聚氰胺纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于三聚氰胺纤维的制备领域，特别涉及一种纳米材料改性三聚氰胺纤维的制备方法。

背景技术

三聚氰胺纤维由于其无熔点、不熔滴、不收缩、导热率低的特点，通常用于石油钻井平台作业服、焊工围裙和手套、消防服、耐热滤材和离合器衬层等各种耐高温防护服和防火制品。在上世纪90年代，德国BASF公司成功研制纤维并且将其工业化。近年来欧洲、美国、日本等国家的研究机构不断开发其技术手段，已经能够制备出具有一定性能的三聚氰胺纤维。我国有些科研机构及单位也在研究三聚氰胺纤维，但研究出来的三聚氰胺纤维离工业化的要求还较为遥远；

德国专利(DE 2364091-B)最早提出了制备三聚氰胺纤维的方法，即在三聚氰胺甲醛树脂溶液中添加一定量的成纤剂，通过干法纺丝或离心纺丝方法得到三聚氰胺纤维，但其固化时间长，因而纺丝较为困难与复杂。日本专利(US 4361674)用三乙醇胺改性的三聚氰胺甲醛树脂溶液与聚乙烯醇的酸性水溶液通过0.125mm喷丝板烦死得到三聚氰胺纤维，但此种方法得到的三聚氰胺纤维力学性能较差，纤维的直径较粗，在实际应用中存在缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米材料改性三聚氰胺纤维的制备方法，本发明可以显著提高三聚氰胺纤维的手感及力学性能，改善其服用性能，兼备生产效率高、生产成本低的特点。

本发明的一种纳米材料改性三聚氰胺纤维的制备方法，包括：

(1)将无机纳米材料加入甲醛水溶液中，超声分散均匀后，用碱性催化剂调节PH为8-10，然后加入三聚氰胺，搅拌反应0.5-3h，反应温度为55-95℃，得到改性的三聚氰胺甲醛树脂溶液；

(2)在60-95℃条件下，将聚乙烯醇水溶液和上述改性的三聚氰胺甲醛树脂溶液按质量比为4:6-6:4混匀，得到纺丝原液，然后静置脱泡，在35-65℃条件下，进入凝固浴，经凝固、拉伸、水洗、干燥、热定型，然后进行卷曲、切断，即得纳米材料改性三聚氰胺纤维。

所述无机纳米材料为表面处理或改性的无机纳米材料，其中表面处理或改性为将表面活性剂覆盖于纳米材料表面，赋予纳米材料在溶剂中的良好分散性。

表面处理或改性无机纳米材料为硅烷偶联剂表面处理后改性无机纳米材料。

所述的硅烷偶联剂为KH570、KH550中的一种或几种。

所述步骤(1)中无机纳米材料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米碳管、石墨烯中的一种或几种；碱性催化剂为氢氧化钠、碳酸钠、氨水、三乙胺、三乙醇胺中的一种或几种。所述步骤(1)中甲醛水溶液的质量百分浓度为37％；无机纳米材料在甲醛水溶液中的质量百分浓度为1％-5％；三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1:1.5-1:5.5。

所述步骤(2)中聚乙烯醇的聚合度为1700-2400、醇解度为50％-99％；聚乙烯醇水溶液的浓度为15-20wt％；纺丝原液的粘度为400-1200厘泊。

步骤(2)中从喷丝头喷出后进入凝固浴；其中喷丝头为喷丝孔直径为0.06-0.12mm的多孔喷丝头。

所述步骤(2)中凝固浴为含有硼酸的过饱和硫酸钠水溶液，其中硼酸的质量分数为1wt％-10wt％。

所述步骤(2)中凝固、拉伸具体为：凝固为两级凝固，凝固浴温度为25-75℃，第一凝固浴中的拉伸倍数为0.4-0.9倍，在第二凝固浴中的拉伸倍数为2.0-6.0倍。

所述步骤(2)中热定型方式为张紧干热定型，定型温度为100-220℃，定型时间为5-10min。所述步骤(2)中纳米材料改性三聚氰胺纤维的强度为2-5cN/dtex，断裂伸长率15％-35％，弹性模量为100-500cN/dtex。

有益效果

(1)本发明的纺丝原液具有很好的可纺性，经过纳米材料改性后浆液的稳定性得到显著提高；

(2)本发明采用湿法纺丝，能够实现改性三聚氰胺纤维的连续化生产，生产效率高；

(3)本发明制备得到的改性三聚氰胺纤维具有很好的手感与力学性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，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